Кремний (Si)
ПолуметаллТвёрдое тело
Стандартная относительная атомная масса
28,085 u [28,084, 28,086]Электронная конфигурация
[Ne] 3s2 3p2Температура плавления
1413,85 °CТемпература кипения
3264,85 °CПлотность
2329,6 kg/m³Степени окисления
−4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4Электроотрицательность (по Полингу)
1,9Энергия ионизации (1-я)
8,15168 eVГод открытия
1824Атомный радиус
110 pmПодробные сведения
Кремний — твердый, хрупкий металлоид группы 14. В большинстве соединений он тетравалентен и образует прочные связи с кислородом, вследствие чего силикатные минералы доминируют в земной коре. Элементарный кремний занимает центральное место в современной электронике, поскольку его оксид, диоксид кремния, можно выращивать как стабильный изолирующий слой. В объемной химии он менее реакционноспособен, чем углерод, при обычных температурах, но растворяется или реагирует в сильнощелочных, окислительных или высокотемпературных условиях.
Кристаллический кремний имеет металлический блеск и сероватую окраску. Кремний — относительно инертный элемент, однако он подвергается действию галогенов и разбавленных щелочей. Большинство кислот, за исключением плавиковой, на него не действуют. Элементарный кремний пропускает более 95% всех длин волн инфракрасного излучения, от 1,3 до 6.y micro-m.
Название происходит от латинских silex и silicis, означающих «кремень». Аморфный кремний был открыт шведским химиком Йёнсом Якобом Берцелиусом в 1824 году. Кристаллический кремний впервые был получен французским химиком Анри Сент-Клером Девилем в 1854 году.
Кремний был открыт Йёнсом Якобом Берцелиусом, шведским химиком, в 1824 году путем нагревания крошек калия в емкости из кремнезема с последующим тщательным удалением остаточных побочных продуктов. Кремний — седьмой по распространенности элемент во Вселенной и второй по распространенности элемент земной коры. Сегодня кремний получают путем нагревания песка (SiO2) с углеродом до температур, приближающихся к 2200°C.
От лат. слова silex, silicis, кремень. В 1800 году Дэви считал кремнезем соединением, а не элементом; однако в 1811 году Гей-Люссак и Тенар, вероятно, получили нечистый аморфный кремний путем нагревания калия с тетрафторидом кремния.
В 1824 году Берцелиус, которому обычно приписывают открытие, получил аморфный кремний тем же общим методом и очистил продукт, удаляя флюосиликаты путем многократных промываний. Девиль в 1854 году впервые получил кристаллический кремний, вторую аллотропную форму элемента.
Чистый кристаллический кремний — тёмно-серое твёрдое вещество с металлическим блеском и алмазно-кубической структурой. Он хрупок, а не ковок. Аморфный кремний обычно представляет собой порошок или тонкую плёнку коричневого до тёмно-серого цвета, причём его свойства сильно зависят от способа получения.
Высокочистый кремний используется для интегральных схем, силовой электроники, датчиков и фотоэлектрических элементов. Кремний металлургической чистоты более низкого качества используется для получения алюминиево-кремниевых литейных сплавов, силиконов, силанов и материалов, получаемых из кремнезема. Ферросилиций является важным раскислителем и легирующей добавкой в сталеплавильном производстве. Абразивы и огнеупоры из карбида кремния часто получают из кремнезема и углерода, но их применение связано с самим соединением, а не со свободным элементом.
При комнатной температуре существуют две аллотропные модификации кремния: аморфная и кристаллическая. Аморфный кремний выглядит как коричневый порошок, тогда как кристаллический кремний имеет металлический блеск и сероватую окраску. Монокристаллы кристаллического кремния могут быть выращены методом, известным как процесс Чохральского. Эти кристаллы, при легировании такими элементами, как бор, галлий, германий, фосфор или мышьяк, используются в производстве твёрдотельных электронных устройств, таких как транзисторы, солнечные элементы, выпрямители и микрочипы.
Диоксид кремния (SiO2), наиболее распространённое соединение кремния, является самым распространённым соединением в земной коре. Обычно он встречается в виде обычного песка, но также существует в виде кварца, горного хрусталя, аметиста, агата, кремня, яшмы и опала. Диоксид кремния широко используется в производстве стекла и кирпича. Гель кремнезёма, коллоидная форма диоксида кремния, легко поглощает влагу и используется как осушитель.
Кремний образует и другие полезные соединения. Карбид кремния (SiC) почти так же твёрд, как алмаз, и используется как абразив. Силикат натрия (Na2SiO3), также известный как жидкое стекло, используется в производстве мыл, клеёв и как консервант для яиц. Тетрахлорид кремния (SiCl4) используется для создания дымовых завес. Кремний также является важным компонентом силикона — класса материалов, используемых, в частности, как смазки, полирующие средства, электрические изоляторы и медицинские имплантаты.
Кремний — один из наиболее полезных элементов для человека. В виде песка и глины он используется для изготовления бетона и кирпича; это полезный огнеупорный материал для высокотемпературных работ, а в виде силикатов он используется при изготовлении эмалей, керамики и т. д. Кремнезём в виде песка является основным компонентом стекла — одного из самых дешёвых материалов с превосходными механическими, оптическими, тепловыми и электрическими свойствами. Стекло может быть изготовлено в очень большом разнообразии форм и используется как ёмкости, оконное стекло, изоляторы и во множестве других областей применения. Тетрахлорид кремния может использоваться для иридизации стекла.
Сверхчистый кремний может быть легирован бором, галлием, фосфором или мышьяком для получения кремния, используемого в транзисторах, солнечных элементах, выпрямителях и других твёрдотельных устройствах, которые широко применяются в электронике и в отраслях космической эры.
Гидрогенизированный аморфный кремний показал перспективность для создания экономичных элементов для преобразования солнечной энергии в электричество.
Кремний важен для растительной и животной жизни. Диатомовые водоросли как в пресной, так и в солёной воде извлекают кремнезём из воды для построения своих клеточных стенок. Кремнезём присутствует в золе растений и в человеческом скелете. Кремний является важным компонентом стали; карбид кремния — один из важнейших абразивов и использовался в лазерах для получения когерентного света с длиной волны 4560 A.
Силиконы являются важными продуктами кремния. Их можно получать гидролизом органического хлорида кремния, такого как диметилхлорсилан. Гидролиз и конденсация различных замещённых хлорсиланов могут быть использованы для получения очень большого числа полимерных продуктов, или силиконов, от жидкостей до твёрдых, подобных стеклу материалов с многими полезными свойствами.
Изотопы в науках о Земле/планетах
Поскольку молекулы, атомы и ионы стабильных изотопов кремния обладают несколько различными физическими и химическими свойствами, они обычно фракционируются в ходе физических, химических и биологических процессов, что приводит к вариациям изотопных распространенностей и атомных масс. В природных земных материалах наблюдаются значительные вариации изотопных распространенностей кремния (рис. IUPAC.14.1). Эти вариации полезны при исследовании происхождения веществ и изучении экологических, гидрологических и геологических процессов [13] M. W. Wieser, T. B. Coplen. Pure Appl Chem.83, 359 (2011)., [17] T. B. Coplen, J. A. Hopple, J. K. Böhlke, H. S. Peiser, S. E. Rieder, H. R. Krouse, K. J. R. Rosman, T. Ding, R. D. Vocke, K. Revesz, A. Lamberty, P. D. P. Taylor, P. D. Bièvre. United States Geological Survey Water-Resources Investigations Report, 01-4222, (2002).. Диатомовые водоросли, крупная группа водорослей, нуждаются в кремнии для построения своих опаловых панцирей и предпочитают 28Si, поглощая Si(OH)4, который является биологически доступной формой кремния в морской среде. Это постепенно обогащает поверхностные воды 29Si и 30Si [123] S. Kristiansen, T. Farbrot, L. J. Naustvoll. Limnol. Oceanogr.45, 472 (2000).. Кремниевую кислоту, меченную 32Si, с высокой удельной радиоактивностью используют для измерения скоростей поглощения Si и оценки морской седиментации биогенного (созданного живыми организмами) кремнезема (диатомовыми водорослями и морскими раковинами). При проведении кинетических экспериментов по поглощению активность 32Si можно измерять как 32P с помощью счета черенковского излучения (излучения, возникающего при прохождении заряженных частиц через среду со скоростью, превышающей скорость света в этой же среде — по имени советского физика Павла А. Черенкова) с жидкостным сцинтилляционным анализатором (измеряющим ионизирующее излучение посредством взаимодействия излучения с веществом и счета возникающих при этом фотонных эмиссий).
Изотопы в геохронологии
Космогенный 32Si имеет период полураспада около 150 лет и образуется в результате космически-лучевого расщепления аргона в стратосфере и тропосфере [124] C. Schnabel, J. Beer, H. B. Clausen. Geophys. Res. Abstr.11, (2009).. 32Si в пыли осаждается в снегу, что позволяет датировать пыль в снегу и ледниковом льде (рис. IUPAC.14.2). Ледники являются архивами глобальной климатической истории, поскольку содержат разнообразные прокси (отпечатки прошлых условий окружающей среды, используемые для интерпретации палеоклимата) климатического воздействия и климатического отклика. Космогенный 32Si, заключенный в ледниках и образцах ледяных кернов, может быть проанализирован методом ускорительной масс-спектрометрии для определения времени формирования участков ледников [125] SAHRA – Sustainability of Semi-Arid Hydrology and Riparian Areas. Silicon, SAHRA – Sustainability of Semi-Arid Hydrology and Riparian Areas (2014), Feb. 24; http://web.sahra.arizona.edu/programs/isotopes/silicon.html., [126] GNS Science. Climate Change Studies & Ice Core Research, GNS Science (2014), Feb. 24; http://www.gns.cri.nz/Home/Services/Laboratories-Facilities/Tritium-and-Water-Dating-Laboratory/Research-Programmes/Climate-change-studies-ice-core-research..
Изотопы в промышленности
В Университете Кэйо в Японии исследовательская группа Itoh Research Group разработала метод, использующий 29Si для хранения и обработки информации. Исследовательская группа Itoh Research Group сосредоточилась на манипулировании наноструктурой материалов на атомном уровне, особенно в случае полупроводников, таких как кремний. Их манипуляции и наблюдения показывают, что различия в ядерном спине и массе изотопа влияют на легкость дальнейшего манипулирования изотопом [128] Kohei ITOH research group at Keio University, Japan. Itoh Group at Keio University, Japan, Kohei ITOH research group at Keio University, Japan (2014), Feb. 24; http://www.appi.keio.ac.jp/Itoh_group/research/., [129] T. Itahashi, H. Hayashi, M. R. Rahman, K. M. Itoh, L. S. Vlasenko, M. P. Vlasenko, D. S. Poloskin. Phys. Rev. B87, 075201-1 (2013)..
Кристаллы кремния, обогащенные до чистоты выше 99,99 % по 28Si, используются в проекте Авогадро. Этот проект предназначен для повторного измерения постоянной Авогадро (NA), которая является коэффициентом пропорциональности между количеством вещества и числом элементарных частиц [130] R. Marquardt, J. Meija, Z. Mester, M. Towns, R. Weir, R. Davis, J. Stohner. Pure Appl. Chem.90, 175 (2018)..
Химия кремния определяется степенью окисления +4, хотя более низкие формальные состояния встречаются в некоторых силицидах и специализированных молекулярных соединениях. Диоксид кремния, SiO₂, встречается в виде кварца и многих других форм и является основой стекла, керамики и оксидов затвора в полупроводниках. Силикаты содержат тетраэдры SiO₄ в изолированном, цепочечном, слоистом или каркасном расположении. Тетрахлорид кремния, SiCl₄, и трихлорсилан, HSiCl₃, являются важными промежуточными веществами для получения очищенного кремния и в химии кремнийорганических соединений. Силиконы содержат Si–O-скелеты с органическими заместителями.
See more information at the Silicon compound page.
Крупнокристаллический кремний обладает низкой химической токсичностью, однако мелкая кремниевая пыль может раздражать глаза и дыхательные пути и может представлять риск пылевого взрыва в воздухе. Более серьезную опасность при вдыхании представляет респирабельный кристаллический диоксид кремния, SiO₂, который может вызывать силикоз; этот риск относится к оксиду, а не к элементарному кремнию. Силаны, такие как силан, SiH₄, могут быть пирофорными или легко воспламеняемыми. Полупроводниковая обработка также включает коррозионно-активные и токсичные реагенты, не присущие самому кремнию.
Шахтеры, каменотесы и другие, занятые на работах, где вдыхается большое количество кремнеземной пыли, часто заболевают тяжелым заболеванием легких, известным как силикоз.
Кремний является основным компонентом почв, горных пород, глин и природных вод, главным образом в виде силикатов и растворённой кремниевой кислоты H₄SiO₄. Выветривание высвобождает растворимый кремний, который реки переносят в озёра и океаны. Диатомовые водоросли, радиолярии и некоторые растения используют кремнезёмную биоминерализацию, связывая кремний с биологическими и осадочными циклами. Элементарный кремний не является устойчивым как природный материал в поверхностных условиях.
Кремний промышленно получают восстановлением кварца или других сырьевых материалов с высоким содержанием кремнезема углеродом в электродуговых печах, что дает материал металлургического качества. Для полупроводникового и солнечного применения требуется дальнейшая очистка и рост кристаллов или осаждение, что является энерго- и капиталоемкими стадиями. Спрос разделяется между крупнотоннажными рынками сплавов и химической продукции и меньшими, но очень высокочистыми электронными рынками. Переработка осуществляется в алюминиевых сплавах и отходах полупроводникового производства, однако извлечение из сложной электроники по окончании срока службы ограничено разбавлением и загрязнением.
Кремний присутствует на Солнце и в звёздах и является основным компонентом класса метеоритов, известных как аэролиты. Он также является компонентом тектитов — природного стекла неопределённого происхождения.
Кремний составляет 25,7% земной коры по массе и является вторым по распространённости элементом, уступая только кислороду. Кремний не встречается в природе в свободном виде, а присутствует главным образом в виде оксида и силикатов. Песок, кварц, горный хрусталь, аметист, агат, кремень, яшма и опал — лишь некоторые из форм, в которых встречается оксид. Гранит, роговая обманка, асбест, полевой шпат, глина, слюда и т. д. — лишь немногие из многочисленных силикатных минералов.
Кремний промышленно получают нагреванием кремнезёма и углерода в электрической печи с использованием угольных электродов. Для получения элемента можно использовать и несколько других методов. Аморфный кремний может быть получен в виде коричневого порошка, который легко можно расплавить или испарить. Процесс Чохральского обычно используют для получения монокристаллов кремния, применяемых в твердотельных или полупроводниковых устройствах. Сверхчистый кремний можно получить термическим разложением сверхчистого трихлорсилана в атмосфере водорода и методом вакуумной плавки в зоне.
Кремний относится к более распространённым тяжёлым элементам космоса. Он образуется в массивных звёздах на стадиях развитого горения и далее перераспределяется сверхновыми. В скалистых планетах и метеоритах он главным образом связан с кислородом и металлами в виде силикатных минералов. Спектральные признаки силикатной пыли обычны в межзвёздной и околозвёздной среде.
- Естественный оксид на кремнии имеет толщину всего несколько нанометров, но химически важен.
- Кристаллы сверхчистого кремния могут быть выращены при уровнях примесей значительно ниже одной части на миллиард.
- Легирующие добавки, такие как бор или фосфор, определяют, будет ли кремний вести себя как полупроводниковый материал p-типа или n-типа.
- Многие распространённые драгоценные камни, включая разновидности кварца, являются формами или смесями, в которых преобладает SiO₂.
- Кремний при замерзании расширяется, как вода и некоторые другие вещества.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 110 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Ковалентный радиус
- 111 pm Сравнить Ковалентный радиус у всех элементов →
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 210 pm Сравнить Ван-дер-ваальсов радиус у всех элементов →
- Металлический радиус
- 117 pm Сравнить Металлический радиус у всех элементов →
- Плотность
- 2329,6 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Молярный объём
- 0,0121 L/mol
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 1413,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- 3264,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
- Теплопроводность
- 149 Вт/(м·К) Сравнить Теплопроводность у всех элементов →
- Удельная теплоёмкость
- 0,712 Дж/(г·К) Сравнить Удельная теплоёмкость у всех элементов →
- Молярная теплоёмкость
- 19,99 Дж/(моль·К) Сравнить Молярная теплоёмкость у всех элементов →
- Кристаллическая структура
- Кубическая алмазного типа Сравнить Кристаллическая структура у всех элементов →
Химические свойства
- Электроотрицательность (по Полингу)
- 1,9 Сравнить Электроотрицательность (по Полингу) у всех элементов →
- Электроотрицательность (по Аллену)
- 1,916
- Сродство к электрону
- 1,385 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 8,15168 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 16,345906 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 33,493115 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 45,141945 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 166,767574 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 4 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Ne] 3s2 3p2
Термодинамические свойства
- Теплота плавления
- 0,52039177 eV Сравнить Теплота плавления у всех элементов →
- Теплота испарения
- 3,720786 eV Сравнить Теплота испарения у всех элементов →
- Теплота сублимации
- 4,670778 eV
- Теплота атомизации
- 4,670778 eV
- Энтальпия атомизации
- 4,663937 eV
Ядерные свойства
- Протоны
- 14 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 14 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 24 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 3 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Наиболее стабильный изотоп
- Si-28
- Год открытия
- 1824
Распространённость
- Содержание в земной коре
- 2,82e+5 мг/кг Сравнить Содержание в земной коре у всех элементов →
- Содержание в океане
- 2,2 мг/л Сравнить Содержание в океане у всех элементов →
Кристаллическая структура
- Параметр решётки a
- 543 pm
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 4 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 7440-21-3 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 3P0
- InChI
- InChI=1S/Si
- Ключ InChI
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Измеренные
Si: 3s² 3p²[Ne] 3s² 3p²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 28 Стабильный | 27,97692653465 ± 0,00000000044 | 92,2230% | Стабильный |
| 29 Стабильный | 28,9764946649 ± 0,00000000052 | 4,6850% | Стабильный |
| 30 Стабильный | 29,973770136 ± 0,000000023 | 3,0920% | Стабильный |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 1388,8 °C ниже температуры плавления (1413,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия, необходимая для плавления 1 моль вещества при температуре плавления
Энергия, необходимая для испарения 1 моль вещества при температуре кипения
Энергия, необходимая для сублимации 1 моль вещества при температуре сублимации
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 14. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные о спектральных линиях ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Si I | 0 | 754 | 639 | 640 |
| Si II | +1 | 590 | 474 | 474 |
| Si III | +2 | 1298 | 1288 | 1288 |
| Si IV | +3 | 332 | 314 | 314 |
| Si V | +4 | 151 | 143 | 143 |
| Si VI | +5 | 346 | 346 | 346 |
| Si VII | +6 | 233 | 233 | 233 |
| Si VIII | +7 | 269 | 269 | 269 |
| Si IX | +8 | 366 | 366 | 366 |
| Si X | +9 | 315 | 315 | 315 |
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Si I | 0 | 542 |
| Si II | +1 | 151 |
| Si III | +2 | 189 |
| Si IV | +3 | 55 |
| Si V | +4 | 99 |
| Si VI | +5 | 72 |
| Si VII | +6 | 65 |
| Si VIII | +7 | 60 |
| Si IX | +8 | 67 |
| Si X | +9 | 55 |
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +4 | 4 | Нет данных | 26 пм |
| +4 | 6 | Нет данных | 40 пм |
Соединения
Изотопы (3)
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 28 Стабильный | 27,97692653465 ± 0,00000000044 | 92,2230% ± 0,0190% | Стабильный | stable | |
| 29 Стабильный | 28,9764946649 ± 0,00000000052 | 4,6850% ± 0,0080% | Стабильный | stable | |
| 30 Стабильный | 29,973770136 ± 0,000000023 | 3,0920% ± 0,0110% | Стабильный | stable |
Спектральные линии
Показано 50 из 474. По умолчанию показаны только спектральные линии с измеренной интенсивностью.
| Длина волны (нм) | Интенсивность | Степень ионизации | Тип | Переход | Точность | Источник | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 504.1024 нм | 1000 | Si II | emission | 3s2.4p 2P* → 3s2.4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 505.5984 нм | 1000 | Si II | emission | 3s2.4p 2P* → 3s2.4d 2D | Измеренная | NIST | |
| 634.711 нм | 1000 | Si II | emission | 3s2.4s 2S → 3s2.4p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 637.137 нм | 1000 | Si II | emission | 3s2.4s 2S → 3s2.4p 2P* | Измеренная | NIST | |
| 595.756 нм | 500 | Si II | emission | 3s2.4p 2P* → 3s2.5s 2S | Измеренная | NIST | |
| 597.893 нм | 500 | Si II | emission | 3s2.4p 2P* → 3s2.5s 2S | Измеренная | NIST | |
| 390.55231 нм | 300 | Si I | emission | 3s2.3p2 1S → 3s2.3p.4s 1P* | Измеренная | NIST | |
| 594.8541 нм | 200 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1D | Измеренная | NIST | |
| 700.3569 нм | 180 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F* | Измеренная | NIST | |
| 700.588 нм | 180 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F* | Измеренная | NIST | |
| 570.84 нм | 160 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 462.1722 нм | 150 | Si II | emission | 3s2.4d 2D → 3s2.7f 2F* | Измеренная | NIST | |
| 568.4484 нм | 120 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3S | Измеренная | NIST | |
| 462.1418 нм | 100 | Si II | emission | 3s2.4d 2D → 3s2.7f 2F* | Измеренная | NIST | |
| 569.0425 нм | 100 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 579.7856 нм | 100 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D | Измеренная | NIST | |
| 667.184 нм | 100 | Si II | emission | 3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D | Измеренная | NIST | |
| 672.1848 нм | 100 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 1P → 3s2.3p.6d 1D* | Измеренная | NIST | |
| 564.5613 нм | 90 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 570.1104 нм | 90 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 579.3073 нм | 90 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D | Измеренная | NIST | |
| 479.2324 нм | 80 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<1/2> (3/2,1/2) | Измеренная | NIST | |
| 566.5555 нм | 80 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 697.651 нм | 80 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.6d 3F* | Измеренная | NIST | |
| 410.29359 нм | 70 | Si I | emission | 3s2.3p2 1S → 3s2.3p.4s 3P* | Измеренная | NIST | |
| 577.2146 нм | 70 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1S | Измеренная | NIST | |
| 578.0384 нм | 70 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3D | Измеренная | NIST | |
| 719.355 нм | 65 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 3P → 3s2.3p.6d 3D* | Измеренная | NIST | |
| 478.2991 нм | 50 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<1/2> (3/2,1/2) | Измеренная | NIST | |
| 682.983 нм | 50 | Si II | emission | 3s2.5p 2P* → 3s2.6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 575.4218 нм | 45 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3P | Измеренная | NIST | |
| 633.1956 нм | 45 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.5p 1P | Измеренная | NIST | |
| 655.5463 нм | 45 | Si I | emission | 3s2.3p.4p 3D → 3s2.3p.7d 3F* | Измеренная | NIST | |
| 500.6059 нм | 40 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<3/2> (3/2,3/2) | Измеренная | NIST | |
| 479.2213 нм | 35 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.(2P*<1/2>).6p<1/2> (1/2,1/2) | Измеренная | NIST | |
| 380.6526 нм | 30 | Si III | emission | 3s.4p 3P* → 3s.4d 3D | Измеренная | NIST | |
| 455.2622 нм | 30 | Si III | emission | 3s.4s 3S → 3s.4p 3P* | Измеренная | NIST | |
| 494.7607 нм | 30 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 1P* → 3s2.3p.(2P*<3/2>).6p<3/2> (3/2,3/2) | Измеренная | NIST | |
| 562.222 нм | 30 | Si I | emission | 3s2.3p.4s 3P* → 3s2.3p.5p 3S | Измеренная | NIST | |
| 681.841 нм | 30 | Si II | emission | 3s2.5p 2P* → 3s2.6d 2D | Измеренная | NIST | |
| 456.784 нм | 25 | Si III | emission | 3s.4s 3S → 3s.4p 3P* | Измеренная | NIST | |
| 392.4468 нм | 20 | Si III | emission | 3s.4f 1F* → 3s.5g 1G | Измеренная | NIST | |
| 457.4757 нм | 20 | Si III | emission | 3s.4s 3S → 3s.4p 3P* | Измеренная | NIST | |
| 573.973 нм | 20 | Si III | emission | 3s.4s 1S → 3s.4p 1P* | Измеренная | NIST | |
| 669.94 нм | 20 | Si II | emission | 3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D | Измеренная | NIST | |
| 482.895 нм | 18 | Si III | emission | 3s.4f 3F* → 3s.5g 3G | Измеренная | NIST | |
| 471.6654 нм | 16 | Si III | emission | 3s.4d 1D → 3s.5f 1F* | Измеренная | NIST | |
| 481.9712 нм | 16 | Si III | emission | 3s.4f 3F* → 3s.5g 3G | Измеренная | NIST | |
| 481.3333 нм | 15 | Si III | emission | 3s.4f 3F* → 3s.5g 3G | Измеренная | NIST | |
| 666.503 нм | 15 | Si II | emission | 3s.3p.(3P*).4s 4P* → 3s.3p.(3P*).4p 4D | Измеренная | NIST |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 116 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 107 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 102 pm
- Ковалентный радиус (по Брэггу)
- 117 pm
Ван-дер-ваальсовы радиусы
- Bondi
- 210 pm
- Batsanov
- 210 pm
- Alvarez
- 219 pm
- UFF
- 429,5 pm
- MM3
- 229 pm
- Dreiding
- 427 pm
Атомные и металлические радиусы
- Атомный радиус (по Раму)
- 232 pm
- Металлический радиус (КЧ 12)
- 138 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 88
- Pettifor
- 85
- Glawe
- 85
Шкалы электроотрицательности
- Ghosh
- 0
- Miedema
- 5
- Gunnarsson–Lundqvist
- 5
- Robles–Bartolotti
- 4
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 37,3 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 0,7 a.u.
- C₆
- 305 Ha·Bohr6
- C₆ (Gould–Bučko)
- 308 Ha·Bohr6
Химическое сродство
- Сродство к протону
- 837 kJ/mol
- Газофазная основность
- 814,1 kJ/mol
Параметры Мидемы
- Молярный объём по Мидеме
- 8,6 cm3/mol
- Электронная плотность по Мидеме
- 3
Фазовые переходы и аллотропные модификации
| Температура плавления | 1687,15 K |
| Температура кипения | 3538,15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Константы экранирования (5)
| n | Орбиталь | σ |
|---|---|---|
| 1 | s | 0,4255 |
| 2 | p | 4,055 |
| 2 | s | 4,98 |
| 3 | p | 9,7148 |
| 3 | s | 9,0968 |
Подробные данные о кристаллических радиусах (2)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Происхождение |
|---|---|---|---|---|
| 4 | IV | 40 | ||
| 4 | VI | 54 | from r^3 vs V plots, |
Типы распада изотопов (46)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 22 | B+ | 100% |
| 22 | B+p | 62% |
| 22 | 2p | 0,7% |
| 23 | B+ | 100% |
| 23 | B+p | 88% |
| 23 | 2p | 3,6% |
| 24 | B+ | 100% |
| 24 | B+p | 34,5% |
| 25 | B+ | 100% |
| 25 | B+p | 35% |
Факторы рассеяния рентгеновского излучения (756)
| Энергия (eV) | f₁ | f₂ |
|---|---|---|
| 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 |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
2.82×105 milligrams per kilogram
Источники (1)
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
2.2 milligrams per liter
Источники (1)
Источники
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.
Источники (1)
- [6] Silicon https://periodic.lanl.gov/14.shtml
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
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.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
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/
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.
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
This section provides all form of data related to element Silicon.
The element property data was retrieved from publications.