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Si 14

Silicon (Si)

metalloid
周期: 3 族: 14 ブロック: p

Solid

標準原子量

28.085 u [28.084, 28.086]

電子配置

[Ne] 3s2 3p2

融点

1413.85 °C

沸点

3264.85 °C

密度

2329.6 kg/m³

酸化数

−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4

電気陰性度(Pauling)

1.9

第1イオン化エネルギー

8.15168 eV

発見年

1824

原子半径

110 pm

詳細

名称の由来 Latin: silex, silicus, (flint).
発見国 Sweden
発見者 Jöns Berzelius

Silicon is a hard, brittle metalloid in group 14. It is tetravalent in most compounds and forms strong bonds to oxygen, making silicates the dominant minerals of Earth’s crust. Elemental silicon is central to modern electronics because its oxide, silicon dioxide, can be grown as a stable insulating layer. In bulk chemistry it is less reactive than carbon at ordinary temperatures, but it dissolves or reacts under strongly alkaline, oxidizing, or high-temperature conditions.

Crystalline silicon has a metallic luster and grayish color. Silicon is a relatively inert element, but it is attacked by halogens and dilute alkali. Most acids, except hydrofluoric, do not affect it. Elemental silicon transmits more than 95% of all wavelengths of infrared, from 1.3 to 6.y micro-m.

The name derives from the Latin silex and silicis for "flint". Amorphous silicon was discovered by the Swedish chemist Jöns Jacob Berzelius in 1824. Crystalline silicon was first prepared by the French chemist Henri Sainte-Claire Deville in 1854.

Silicon was discovered by Jöns Jacob Berzelius, a Swedish chemist, in 1824 by heating chips of potassium in a silica container and then carefully washing away the residual by-products. Silicon is the seventh most abundant element in the universe and the second most abundant element in the earth's crust. Today, silicon is produced by heating sand (SiO2) with carbon to temperatures approaching 2200°C.

From the Latin. word silex, silicis, flint. In 1800, Davy thought silica to be a compound and not an element; but in 1811, Gay Lussac and Thenard probably prepared impure amorphous silicon by heating potassium with silicon tetrafluoride.

In 1824 Berzelius, generally credited with the discovery, prepared amorphous silicon by the same general method and purified the product by removing the fluosilicates by repeated washings. Deville in 1854 first prepared crystalline silicon, the second allotropic form of the element.

画像

性質

物理的性質

原子半径(経験値)
110 pm 全元素の原子半径(経験値)を比較 →
共有結合半径
111 pm 全元素の共有結合半径を比較 →
ファンデルワールス半径
210 pm 全元素のファンデルワールス半径を比較 →
金属半径
117 pm 全元素の金属半径を比較 →
密度
2329.6 kg/m³ 全元素の密度を比較 →
モル体積
0.0121 L/mol
標準温度・圧力(STP)での相
固体 全元素の標準温度・圧力(STP)での相を比較 →
融点
1413.85 °C 全元素の融点を比較 →
沸点
3264.85 °C 全元素の沸点を比較 →
熱伝導率
149 W/(m·K) 全元素の熱伝導率を比較 →
比熱容量
0.712 J/(g·K) 全元素の比熱容量を比較 →
モル熱容量
19.99 J/(mol·K) 全元素のモル熱容量を比較 →
結晶構造
ダイヤモンド立方構造 全元素の結晶構造を比較 →

化学的性質

電気陰性度(Pauling)
1.9 全元素の電気陰性度(Pauling)を比較 →
電気陰性度(Allen)
1.916
電子親和力
1.385 eV
第1イオン化エネルギー
8.15168 eV 全元素の第1イオン化エネルギーを比較 →
第2イオン化エネルギー
16.345906 eV 全元素の第2イオン化エネルギーを比較 →
第3イオン化エネルギー
33.493115 eV 全元素の第3イオン化エネルギーを比較 →
第4イオン化エネルギー
45.141945 eV 全元素の第4イオン化エネルギーを比較 →
第5イオン化エネルギー
166.767574 eV 全元素の第5イオン化エネルギーを比較 →
酸化数
−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 全元素の酸化数を比較 →
価電子
4 全元素の価電子を比較 →
電子配置
[Ne] 3s2 3p2

熱力学的性質

融解熱
0.52039177 eV 全元素の融解熱を比較 →
蒸発熱
3.720786 eV 全元素の蒸発熱を比較 →
昇華熱
4.670778 eV
原子化熱
4.670778 eV
原子化エンタルピー
4.663937 eV

原子核

陽子数
14 全元素の陽子数を比較 →
中性子数
14 全元素の中性子数を比較 →
既知の同位体
24 全元素の既知の同位体を比較 →
安定同位体
3 全元素の安定同位体を比較 →
最も安定な同位体
Si-28
発見年
1824

存在度

存在度(地殻)
2.82e+5 mg/kg 全元素の存在度(地殻)を比較 →
存在度(海洋)
2.2 mg/L 全元素の存在度(海洋)を比較 →

結晶構造

格子定数a
543 pm

電子構造

各電子殻の電子数
2, 8, 4 全元素の各電子殻の電子数を比較 →

識別子

CAS登録番号
7440-21-3 全元素のCAS登録番号を比較 →
項記号
3P0
InChI
InChI=1S/Si
InChI Key
XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N

電子配置 測定値

イオンの電荷
陽子 14
電子 14
電荷 中性
電子配置 Si: 3s² 3p²
電子配置
測定値
[Ne] 3s² 3p²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²
軌道図
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
2/6 2↑
総電子数: 14 不対電子: 2 ?

原子モデル

陽子 14
中性子 14
電子 14
質量数 28
安定性 安定

同位体によって中性子数、質量、安定性は変わりますが、中性原子の電子配置は変わりません。

模式的な原子モデルです。実際の縮尺とは異なります。

原子の指紋

発光/吸収スペクトル

25 / 50 (50 強度データあり:50本)
測定値
発光 可視光:380–750 nm

同位体分布

2892.2230%294.6850%303.0920%質量数天然存在比(%)
質量数原子質量(u)天然存在比半減期
28 安定27.97692653465 ± 0.0000000004492.2230%安定
29 安定28.9764946649 ± 0.000000000524.6850%安定
30 安定29.973770136 ± 0.0000000233.0920%安定
測定値

相/状態

1 atm / 101.325 kPa
固体 25 °C (298.15 K)

理由: 融点(1413.85 °C)より1388.8 °C低い

融点 1413.85 °C
沸点 3264.85 °C
融点との差(下) 1388.8 °C
0 K 現在の温度: 25 °C 6000 K
相変化図

模式図、実際の縮尺とは異なります

固体
液体
気体
融解
沸騰
25°C
固体
液体
気体
現在

相転移点

融点 文献値
1413.85 °C
沸点 文献値
3264.85 °C
現在の相 計算値
固体

相転移エネルギー

融解熱 文献値
0.52039177 eV

融点で1 molを融解させるのに必要なエネルギー

蒸発熱 文献値
3.720786 eV

沸点で1 molを蒸発させるのに必要なエネルギー

昇華熱 文献値
4.670778 eV

昇華点で1 molを昇華させるのに必要なエネルギー

密度

基準密度 文献値
2329.6 kg/m³

標準条件下

現在の密度 計算値
2329.6 kg/m³

標準条件下

原子スペクトル

全14件中10件を表示しています。 イオンの電荷の昇順で並べています。

スペクトル線データの収録状況 ?

イオン電荷スペクトル線の総数遷移確率準位の表記
Si I 0754639640
Si II +1590474474
Si III +2129812881288
Si IV +3332314314
Si V +4151143143
Si VI +5346346346
Si VII +6233233233
Si VIII +7269269269
Si IX +8366366366
Si X +9315315315
NISTスペクトル線データの収録状況 →

準位データの収録状況 ?

イオン電荷準位
Si I 0542
Si II +1151
Si III +2189
Si IV +355
Si V +499
Si VI +572
Si VII +665
Si VIII +760
Si IX +867
Si X +955
NIST準位データの収録状況 →
14 Si 28.085

Silicon — 原子軌道可視化ツール

[Ne]3s23p2
エネルギー準位 2 8 4
酸化数 -4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4
HOMO 3p n=3 · l=1 · m=-1
Silicon — 原子軌道可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます
14 Si 28.085

Silicon — 結晶構造可視化ツール

Face-Centered Cubic · ピアソン記号 cF8
実験値
ピアソン記号 cF8
配位数 4
充填率 34.000%
Silicon — 結晶構造可視化ツールのプレビュー
Three.jsは必要な場合にのみ読み込まれます

イオン半径

電荷配位スピン半径
+44データなし26 pm
+46データなし40 pm

化合物

Si
28.085 u
Si+4
28.085 u
Si
27.977 u
Si
30.975 u
Si
28.976 u
Si+
28.085 u
Si
29.974 u
Si
31.974 u
Si-
28.085 u
Si+2
28.085 u
Si+3
28.085 u

同位体 (3)

質量数原子質量(u)天然存在比半減期崩壊形式
28 安定27.97692653465 ± 0.0000000004492.2230% ± 0.0190%安定
stable
29 安定28.9764946649 ± 0.000000000524.6850% ± 0.0080%安定
stable
30 安定29.973770136 ± 0.0000000233.0920% ± 0.0110%安定
stable
28 安定
原子質量(u) 27.97692653465 ± 0.00000000044
天然存在比 92.2230% ± 0.0190%
半減期 安定
崩壊形式
stable
29 安定
原子質量(u) 28.9764946649 ± 0.00000000052
天然存在比 4.6850% ± 0.0080%
半減期 安定
崩壊形式
stable
30 安定
原子質量(u) 29.973770136 ± 0.000000023
天然存在比 3.0920% ± 0.0110%
半減期 安定
崩壊形式
stable

スペクトル線

全474件中50件を表示しています。 初期設定では、強度の測定値があるスペクトル線のみを表示します。

波長(nm)強度電離段階種類遷移精度出典
504.1024 nm1000Si IIemission3s2.4p 2P* → 3s2.4d 2D測定値NIST
505.5984 nm1000Si IIemission3s2.4p 2P* → 3s2.4d 2D測定値NIST
634.711 nm1000Si IIemission3s2.4s 2S → 3s2.4p 2P*測定値NIST
637.137 nm1000Si IIemission3s2.4s 2S → 3s2.4p 2P*測定値NIST
595.756 nm500Si IIemission3s2.4p 2P* → 3s2.5s 2S測定値NIST
597.893 nm500Si IIemission3s2.4p 2P* → 3s2.5s 2S測定値NIST
390.55231 nm300Si Iemission3s2.3p2 1S → 3s2.3p.4s 1P*測定値NIST
594.8541 nm200Si Iemission3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1D測定値NIST
700.3569 nm180Si Iemission3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F*測定値NIST
700.588 nm180Si Iemission3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F*測定値NIST
570.84 nm160Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
462.1722 nm150Si IIemission3s2.4d 2D → 3s2.7f 2F*測定値NIST
568.4484 nm120Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3S測定値NIST
462.1418 nm100Si IIemission3s2.4d 2D → 3s2.7f 2F*測定値NIST
569.0425 nm100Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
579.7856 nm100Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D測定値NIST
667.184 nm100Si IIemission3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D測定値NIST
672.1848 nm100Si Iemission3s2.3p.4p 1P → 3s2.3p.6d 1D*測定値NIST
564.5613 nm90Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
570.1104 nm90Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
579.3073 nm90Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D測定値NIST
479.2324 nm80Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<1/2> (3/2,1/2)測定値NIST
566.5555 nm80Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
697.651 nm80Si Iemission3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F*測定値NIST
410.29359 nm70Si Iemission3s2.3p2 1S → 3s2.3p.4s 3P*測定値NIST
577.2146 nm70Si Iemission3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1S測定値NIST
578.0384 nm70Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D測定値NIST
719.355 nm65Si Iemission3s2.3p.4p 3P → 3s2.3p.6d 3D*測定値NIST
478.2991 nm50Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<1/2> (3/2,1/2)測定値NIST
682.983 nm50Si IIemission3s2.5p 2P* → 3s2.6d 2D測定値NIST
575.4218 nm45Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P測定値NIST
633.1956 nm45Si Iemission3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1P測定値NIST
655.5463 nm45Si Iemission3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.7d 3F*測定値NIST
500.6059 nm40Si Iemission3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<3/2> (3/2,3/2)測定値NIST
479.2213 nm35Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<1/2>).6p<1/2> (1/2,1/2)測定値NIST
380.6526 nm30Si IIIemission3s.4p 3P* → 3s.4d 3D測定値NIST
455.2622 nm30Si IIIemission3s.4s 3S → 3s.4p 3P*測定値NIST
494.7607 nm30Si Iemission3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<3/2> (3/2,3/2)測定値NIST
562.222 nm30Si Iemission3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3S測定値NIST
681.841 nm30Si IIemission3s2.5p 2P* → 3s2.6d 2D測定値NIST
456.784 nm25Si IIIemission3s.4s 3S → 3s.4p 3P*測定値NIST
392.4468 nm20Si IIIemission3s.4f 1F* → 3s.5g 1G測定値NIST
457.4757 nm20Si IIIemission3s.4s 3S → 3s.4p 3P*測定値NIST
573.973 nm20Si IIIemission3s.4s 1S → 3s.4p 1P*測定値NIST
669.94 nm20Si IIemission3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D測定値NIST
482.895 nm18Si IIIemission3s.4f 3F* → 3s.5g 3G測定値NIST
471.6654 nm16Si IIIemission3s.4d 1D → 3s.5f 1F*測定値NIST
481.9712 nm16Si IIIemission3s.4f 3F* → 3s.5g 3G測定値NIST
481.3333 nm15Si IIIemission3s.4f 3F* → 3s.5g 3G測定値NIST
666.503 nm15Si IIemission3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D測定値NIST

詳細な性質

共有結合半径(詳細)

共有結合半径(Pyykkö)
116 pm
共有結合半径(Pyykkö、二重結合)
107 pm
共有結合半径(Pyykkö、三重結合)
102 pm
共有結合半径(Bragg)
117 pm

ファンデルワールス半径

Bondi
210 pm
Batsanov
210 pm
Alvarez
219 pm
UFF
429.5 pm
MM3
229 pm
Dreiding
427 pm

原子半径と金属半径

原子半径(Rahm)
232 pm
金属半径(C12)
138 pm

番号付けの尺度

Mendeleev
88
Pettifor
85
Glawe
85

電気陰性度の尺度

Ghosh
0
Miedema
5
Gunnarsson–Lundqvist
5
Robles–Bartolotti
4

分極率と分散

双極子分極率
37.3 a.u.
双極子分極率(不確かさ)
0.7 a.u.
C₆
305 Ha·Bohr6
C₆ (Gould–Bučko)
308 Ha·Bohr6

化学親和力

プロトン親和力
837 kJ/mol
気相塩基性
814.1 kJ/mol

ミーデマパラメータ

ミーデマモル体積
8.6 cm3/mol
ミーデマ電子密度
3

相転移と同素体

融点1687.15 K
沸点3538.15 K

酸化数の分類

−1 extended
+1 extended
+3 extended
+4 main
0 extended
+2 extended
−4 main
−3 extended
−2 extended

専門参考データ

遮蔽定数 (5)
n軌道σ
1s0.4255
2p4.055
2s4.98
3p9.7148
3s9.0968
結晶半径の詳細 (2)
電荷CNスピンrcrystal (pm)由来
4IV40
4VI54from r^3 vs V plots,
同位体の崩壊形式 (46)
同位体モード強度
22B+100%
22B+p62%
222p0.7%
23B+100%
23B+p88%
232p3.6%
24B+100%
24B+p34.5%
25B+100%
25B+p35%
X線散乱因子 (756)
エネルギー (eV)f₁f₂
10—3.94851
10.1617—3.95531
10.3261—3.96212
10.4931—3.96894
10.6628—3.97577
10.8353—3.98262
11.0105—3.98948
11.1886—3.99635
11.3696—4.00322
11.5535—4.01012

追加データ

Sources

Sources of this element.

Silicon is present in the sun and stars and is a principal component of a class of meteorites known as aerolites. It is also a component of tektites, a natural glass of uncertain origin.

Silicon makes up 25.7% of the earth's crust, by weight, and is the second most abundant element, being exceeded only by oxygen. Silicon is not found free in nature, but occurs chiefly as the oxide and as silicates. Sand, quartz, rock crystal, amethyst, agate, flint, jasper, and opal are some of the forms in which the oxide appears. Granite, hornblende, asbestos, feldspar, clay, mica, etc. are but a few of the numerous silicate minerals.

Silicon is prepared commercially by heating silica and carbon in an electric furnace, using carbon electrodes. Several other methods can be used for preparing the element. Amorphous silicon can be prepared as a brown powder, which can be easily melted or vaporized. The Czochralski process is commonly used to produce single crystals of silicon used for solid-state or semiconductor devices. Hyperpure silicon can be prepared by the thermal decomposition of ultra-pure trichlorosilane in a hydrogen atmosphere, and by a vacuum float zone process.

参考文献 (1)

参考文献

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
Si

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Silicon

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

ライセンスに関する注記: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Silicon

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

ライセンスに関する注記: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Silicon

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Silicon

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Silicon

This section provides all form of data related to element Silicon.

9 PubChem Elements
Silicon

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