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Was ist Silizium? Eigenschaften und Eigenschaften

Was ist Silizium? Eigenschaften und Eigenschaften

Silizium ist ein gräuliches kristallines elementares Mineral mit metallischem Glanz, sehr hart, spröde und mit sehr hohen Schmelz- und Siedepunkten. Außerdem ist es ein intrinsischer Halbleiter. Die amorphe Form des Elements liegt in braunen, elektrisch leitfähigen Pulvern vor, die leicht geschmolzen und verdampft werden können.

Wohlfinderei
Wohlfinderei

Aufgrund seiner Halbleitereigenschaften ist es ein weit verbreitetes Material in Photovoltaikmodulen. Seine physikalischen und chemischen Eigenschaften sind sehr günstig, um den sogenannten photovoltaischen Effekt zu fördern.

Aus biologischer Sicht spielt es in einigen Fällen eine wichtige Rolle und ist das Grundmaterial für den Aufbau der Zellwand verschiedener Algen.

Fortgesetztes Einatmen von Kieselstaub verursacht beim Menschen eine schwere Lungenerkrankung, Silikose.

Silizium im Periodensystem

Es ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 14 und dem Symbol Si. Dieses chemische Element gehört zur Gruppe IV A des Periodensystems.

In Bezug auf die chemischen Eigenschaften heben wir Folgendes hervor:

  • Es weist sehr bemerkenswerte Unterschiede zu Kohlenstoff auf, dem ersten Element der Gruppe IV A des Periodensystems.

  • Im Gegensatz zu Kohlenstoff hat es eine viel kleinere Elektronegativität.

  • Es hat eine große Tendenz, sich mit Sauerstoff zu verbinden, um sehr stabile polymere oder diskrete Strukturen zu bilden.

  • Es ist im Wesentlichen nichtmetallisch

  • Seine Reaktivität hängt hauptsächlich vom Teilungsgrad ab.

  • Es wirkt aufgrund seiner elektronischen Struktur praktisch ausschließlich mit der Wertigkeit 4.

  • Seine Verbindungen sind im Wesentlichen kovalent.

Arten von kristallinem Silizium

Es gibt zwei Arten, die von den kristallinen Strukturen abhängen, die es bildet:

Monokristallin

Monokristallines Silizium ist das Grundmaterial der Elektronikindustrie. Es besteht aus einem einzigen Siliziumkristall, der ein durchgehendes Kristallgitter hat, ohne Unterbrechung durch den gesamten Festkörper.

Die monokristalline Zusammensetzung wird auch bei der Herstellung von Hochleistungs-Photovoltaikzellen verwendet. Im Gegensatz zu Mikroschaltungen können Solarzellen jedoch in gewissen Grenzen kleine strukturelle Unvollkommenheiten tolerieren.

Polykristallin

Polykristallines Silizium ist ein Material aus fehlausgerichtetem (polykristallinem) Siliziumkristall.

Polykristalline Strukturen ersetzen häufig Aluminium bei der Herstellung von Metallteilen in elektronischen Halbleiterbauelementen aufgrund der verbesserten mechanischen Festigkeit für den Herstellungsprozess integrierter Schaltungen. Es wird auch zum Leiten von Kondensatoren in einer integrierten Umgebung verwendet.

Der Herstellungsprozess für polykristalline Strukturen ist einfacher.

Woher wird Silizium gewonnen?

Silizium ist nach Sauerstoff das am häufigsten vorkommende Element in der Erdkruste, von dem es 26 Gew.-% ausmacht.

Was ist Silizium? Eigenschaften und EigenschaftenEs besteht aus einer Mischung von drei stabilen, natürlichen Isotopen mit den Massen 28 (92,21 %), 29 (4,70%) und 30 (3,09%), die ein Atomgewicht von 28,086 bestimmen. Es sind auch fünf künstliche Radioisotope des Elements bekannt, deren Massen von 25 bis 32 reichen.

Dieses chemische Element ist in der Natur weit verbreitet und wurde in der Sonne, in Sternen und in Meteoriten nachgewiesen.

Wie wird Silizium gewonnen?

Die Gewinnung von Silizium erfolgt je nach Verwendungszweck des Elements durch verschiedene Verfahren. Die wichtigste kommerzielle Methode ist die Reduktion der Kieselsäure mit Kohlenstoff in einem Elektroofen.

Die Herstellung von hochreinem Silizium (99,7%) erfolgt durch Umwandlung von unreinem Silizium in das flüchtige Tetrachlorid (SiCl4), Reinigung durch Destillation und anschließende Reduktion mit Zink.

In der Elektronik wird es durch zonale Reinigung gewonnen, um Bor, Aluminium, Phosphor, Gallium, Arsen, Indium und Antimon zu entfernen. Anschließend wird ein Einkristall nach dem Czochralski-Verfahren erhalten. Dieses Verfahren besteht darin, einen kleinen Einkristall in ein auf Schmelztemperatur erhitztes Bad aus flüssigem Silizium einzutauchen und es langsam herauszuziehen, um das Wachstum des Einkristalls zu bewirken. Normalerweise wird die Dotierung des Einkristalls gleichzeitig durchgeführt.

Wozu dient Silizium?

Silizium spielt eine wichtige Rolle in der Elektronik zur Herstellung von Halbleiterbauelementen.

Diese Halbleiter werden auch in der photovoltaischen Solarenergie zur Herstellung von Solarzellen verwendet. Diese Solarzellen werden verwendet, um Sonnenkollektoren herzustellen und Sonnenenergie in Strom umzuwandeln.

Photovoltaikmodule können mit amorphem oder kristallinem Silizium gebaut werden. Solarmodule der einen oder anderen Art unterscheiden sich in Preis und Effizienz.

In der Metallurgie wird es zur Herstellung von Spezialstählen und anderen Legierungen sowie bei der Herstellung verschiedener Verbindungen verwendet.

In zusammengesetzter Form (Silikate, Kieselsäure, Silikone) wird es ganz allgemein verwendet.

Gesundheitseigenschaften von Silizium

Silizium ist eines der essentiellen Spurenelemente, das im menschlichen Körper als Teil der Körperfunktionen in Muskeln, Haut, Knochen, Knorpel, Sehnen und anderem Bindegewebe vorhanden ist.

In der Ernährung ist es in siliziumreichen natürlichen Lebensmitteln enthalten. Auch Siliziumpräparate werden hergestellt.

Siliziummangel kann die Kollagenproduktion beeinträchtigen, da es das Enzym aktiviert, das Kollagen synthetisiert, das ein lebenswichtiges Protein für die Elastizität ist und dazu beiträgt, eine gute Festigkeit in Knochen und anderen Geweben aufrechtzuerhalten.

Welche Lebensmittel enthalten Silizium?

Silizium ist hauptsächlich in Lebensmitteln pflanzlichen Ursprungs wie grünen Bohnen, Früchten und Vollkornprodukten enthalten. Einige Flüssigkeiten wie Wasser und andere Flüssigkeiten wie Kaffee und Bier können dieses Element ebenfalls liefern, andererseits ist Silizium ein Mineral, das sehr unterschiedliche chemische Formen annehmen kann, von denen viele für den Körper sehr schwer aufzunehmen sind. Aus diesem Grund enthalten viele Nahrungsergänzungsmittel organisches Silizium, das es dem Körper ermöglicht, es besser zu verarbeiten.

Einige Nahrungsergänzungsmittel enthalten Siliziumdioxid (E551) als Antibackmittel, um ein Verklumpen zu verhindern.

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Erscheinungsdatum: 13. Mai 2015
Geändert am: 4. Oktober 2021