Silisyum

Silisyum ⓘ
	IUPAC adı silicon, Si, 14
Özellikler
Molekül formülü	Si
Molekül kütlesi	28.08553
Görünüm	Katı
Yoğunluk	2.3290 g·cm−3
Erime noktası	1687 K, 1414 °C, 2577 °F
Kaynama noktası	3538 K, 3265 °C, 5909 °F
	Belirtilmiş yerler dışında verilmiş olan veriler, Standart sıcaklık ve basınçtadır. (25 °C, 100 kPa)
	Bilgi kutusu kaynakları

Silikon, ₁₄Si ⓘ
Silikon
Telaffuz	/ˈsɪlɪkən/; (SIL-ik-ən); /ˈsɪləkɒn/; (SIL-ik-on);
Allotroplar	bkz. silisyum allotropları
Görünüş	kristalimsi, yansıtıcı ve mavimsi tonlu yüzler
Standart atom ağırlığı Ar°(Si)	[28.084, 28.086]; 28.085±0.001 (kısaltılmış);
Periyodik tabloda silisyum
	alüminyum ← SİLİKON → fosfor
Atom numarası (Z)	14
Grup	grup 14 (karbon grubu)
Dönem	dönem 3
Blok	p-blok
Elektron konfigürasyonu	[[[Neon\|Ne]]] 3s2 3p2
Kabuk başına elektron	2, 8, 4
Fiziksel özellikler
STP'de Faz	katı
Erime noktası	1687 K (1414 °C, 2577 °F)
Kaynama noktası	3538 K (3265 °C, 5909 °F)
Yoğunluk (r.t.'ye yakın)	2.3290 g/cm3
sıvı olduğunda (m.p.'de)	2,57 g/cm3
Füzyon ısısı	50,21 kJ/mol
Buharlaşma ısısı	383 kJ/mol
Molar ısı kapasitesi	19,789 J/(mol-K)
Atomik özellikler
Oksidasyon durumları	-4, -3, -2, -1, 0, +1, +2, +3, +4 (amfoterik bir oksit)
Elektronegatiflik	Pauling ölçeği: 1.90
İyonlaşma enerjileri	1: 786,5 kJ/mol ; 2.: 1577,1 kJ/mol ; 3.: 3231,6 kJ/mol ; (daha fazla) ;
Atomik yarıçap	ampi̇ri̇k: 111 pm
Kovalent yarıçap	111 pm
Van der Waals yarıçapı	210 pm
	Silisyumun spektral çizgileri
Diğer özellikler
Doğal oluşum	ilkel
Kristal yapı	yüz merkezli elmas-kübik
Ses hızı ince çubuk	8433 m/s (20 °C'de)
Termal genleşme	2,6 µm/(m⋅K) (25 °C'de)
Termal iletkenlik	149 W/(m⋅K)
Elektriksel direnç	2,3×103 Ω⋅m (20 °C'de)
Bant aralığı	1,12 eV (300 K'de)
Manyetik sipariş	diamanyetik
Molar manyetik duyarlılık	-3,9×10-6 cm3/mol (298 K)
Young modülü	130-188 GPa
Kayma modülü	51-80 GPa
Yığın modülü	97,6 GPa
Poisson oranı	0.064–0.28
Mohs sertliği	6.5
CAS Numarası	7440-21-3
Tarih
İsimlendirme	çakmaktaşı anlamına gelen Latince 'silex' veya 'silicis'ten sonra
Tahmin	Antoine Lavoisier (1787)
Keşif ve ilk izolasyon	Jöns Jacob Berzelius (1823)
İsimlendiren	Thomas Thomson (1817)
Silisyumun ana izotopları
	Kategori Silikon; görünüm; konuşmak; Düzenle; \| referanslar

Silisyum, Si sembolüne ve 14 atom numarasına sahip kimyasal bir elementtir. Mavi-gri metalik parlaklığa sahip sert, kırılgan bir kristal katıdır ve dört değerlikli bir metaloid ve yarı iletkendir. Periyodik tabloda 14. grubun bir üyesidir: karbon onun üstündedir; germanyum, kalay, kurşun ve flerovyum ise onun altındadır. Nispeten reaktif değildir. Oksijene olan yüksek kimyasal yakınlığı nedeniyle, 1823 yılına kadar Jöns Jakob Berzelius onu ilk kez saf halde hazırlayabilmiş ve karakterize edebilmiştir. Oksitleri, silikatlar olarak bilinen bir anyon ailesi oluşturur. Sırasıyla 1414 °C ve 3265 °C olan erime ve kaynama noktaları, tüm metaloidler ve ametaller arasında en yüksek ikinci değerdir ve sadece bor tarafından geçilir. Silisyum kütle olarak evrende en yaygın sekizinci elementtir, ancak Dünya'nın kabuğunda saf element olarak çok nadiren bulunur. Uzayda en yaygın olarak kozmik tozlarda, planetoidlerde ve gezegenlerde çeşitli silikon dioksit (silika) veya silikat formları olarak dağılmıştır. Yerkabuğunun %90'ından fazlası silikat minerallerinden oluşur ve bu da silisyumu oksijenden sonra yerkabuğunda en bol bulunan ikinci element yapar (kütle olarak yaklaşık %28). Silisyum doğal bir elementtir ve önceden mevcut olmadığında dünya okyanuslarında yaklaşık 400 yıllık bir kalış süresine sahiptir. ⓘ

Silisyumun çoğu ticari olarak ayrıştırılmadan, genellikle doğal minerallerin çok az işlenmesiyle kullanılır. Bu tür kullanım killer, silis kumu ve taş ile endüstriyel inşaatı içerir. Silikatlar, harç ve sıva için Portland çimentosunda kullanılır ve yürüyüş yolları, temeller ve yollar için beton yapmak üzere silika kumu ve çakıl ile karıştırılır. Ayrıca porselen gibi beyaz seramiklerde ve geleneksel silikat bazlı soda-kireç camında ve diğer birçok özel camda kullanılırlar. Silisyum karbür gibi silisyum bileşikleri aşındırıcı olarak ve yüksek mukavemetli seramiklerin bileşenleri olarak kullanılır. Silikon, silikon adı verilen ve yaygın olarak kullanılan sentetik polimerlerin temelini oluşturmaktadır. ⓘ

20. yüzyılın sonları ile 21. yüzyılın başları, elementel silikonun modern dünya ekonomisi üzerindeki büyük etkisi nedeniyle Silikon Çağı (Dijital Çağ veya Bilgi Çağı olarak da bilinir) olarak tanımlanmıştır. Yarı iletken elektronikte kullanılan çok yüksek oranda saflaştırılmış elementel silikonun küçük bir kısmı (<%10), akıllı telefonlar ve diğer bilgisayarlar gibi çoğu modern teknolojide kullanılan transistörler ve entegre devre çipleri için gereklidir. 2019 yılında yarı iletken pazar segmentinin %32,4'ü ağlar ve iletişim cihazları içindi ve yarı iletken endüstrisinin 2027 yılına kadar 726,73 milyar dolara ulaşacağı tahmin ediliyor. ⓘ

Silikon biyolojide temel bir unsurdur. Çoğu hayvan için sadece eser miktarda gereklidir, ancak bazı deniz süngerleri ve diatomlar ve radiolaria gibi mikroorganizmalar silikadan yapılmış iskelet yapıları salgılar. Silika birçok bitki dokusunda birikmektedir. ⓘ

Silisyum, yeryüzünde en çok bulunan elementlerden biridir. Yarı iletken özelliğe sahip oluşu ve doğada, ormanda, doğal yaşamda çok bulunması, transistör, diyot ve hafızalarda kullanılabilmesinin pratik hızlı oluşu, entegre devrelerin ve bilgisayarların silisyum teknolojisi üzerine inşa edilmesini sağlamıştır. "Silikon Vadisi" ismi, silisyumun (ingilizcede silicon) bilgisayar teknolojilerindeki bu yaygın kullanımından gelmektedir. ⓘ

Atom numarası (proton sayısı) 14'tür. "Si" simgesi ile gösterilmektedir. Oda sıcaklığında katı haldedir. ⓘ

4A grubunda 3. periyotta bulunur. Nötr haldeki elektron dizilimi ilk katmanda 2, ikinci katmanda 8, üçüncü katmanda 4'tür (4 adet valans elektron). Kararlı yapıya sahip değildir (nötr halde). Yoğunluğu 2,33 g/cm³'dür.Diyamanyetik bir elementtir. Bağıl atom kütlesi (izotoplarının ortalama kütlesi) 28,0855'tir. Kararlı hale geçerken aldığı yükler nedeniyle ve ayrıca doğada çok bulunduğu için yakın gelecekte tıpkı karbon selektörleri olduğu gibi silisyum selektörleri de olacağı tahmin edilmektedir. ⓘ

Camın ana maddesi kum olarak bilinir. Bunun sebebi camın asıl hammaddesi olan silisyumun kumda özellikle de deniz kumunda çok bulunmasıdır. ⓘ

Silisyumun ilk keşfi 1824 yılında İsveçli kimyager Jöns Jakob Berzelius tarafından gerçekleştirilmiştir. Bundan önce de kullanılıyordu ancak bu elementin ne olduğu bilinmiyordu. ⓘ

Silisyum doğada siliksat asidi (mSiO2.nH2O) ve tuzları halinde bulunur. Yerkabuğunun yaklaşık %25,7'si bu elementten oluşur. Oksijenden sonra bileşikleri halinde en fazla bulunan elementtir. Silisyum dioksit (SiO2) doğada kum ve kuartz şeklinde bulunur. ⓘ

Silisyumun iki tane allotropu vardır. Bunlardan birincisi saf kristal silisyumdur. Saydam olmayan koyu gri renkli, parlak sert ve kırılgan olup örgü yapısı elmasa benzer. Diğeri ise amorf silisyumdur. Koyu kahve renkli olup tane büyüklüğü nedeni ile kristal silisyumdan ayırt edilebilir. Kolay reaksiyon verir. ⓘ

Saf olarak silisyum eldesi, silisyum dioksitin (SiO2) kok kömürü (grafit) ile elektrikli fırında indirgenmesi sonucunda gerçekleşir. Gerekenden daha fazla karbon kullanılırsa silisyum karbür (SiC) oluşur. ⓘ

SiO₂ + 2C → Si + 2CO ⓘ

Silisyum klorür (SiCl₄) önce fraksiyonlu destilasyon yöntemi ile saflaştırılır. Daha sonra hidrojen ile indirgenir. Bu şekilde çok saf silisyum elde edilir. ⓘ

SiCl₄ + 2H₂ → Si + 4HCl ⓘ

Tarih

Yerkabuğundaki silisyum bolluğu nedeniyle, doğal silisyum bazlı malzemeler binlerce yıldır kullanılmaktadır. Silisyum kaya kristalleri, boncuklar ve küçük vazolar için kullanan predinastik Mısırlılar ve eski Çinliler gibi çeşitli eski uygarlıklara aşinaydı. Silika içeren cam, Mısırlılar tarafından en az M.Ö. 1500'den beri ve antik Fenikeliler tarafından üretilmiştir. Doğal silikat bileşikleri de erken dönem insan konutlarının inşasında çeşitli harç türlerinde kullanılmıştır. ⓘ

Keşif

Jöns Jacob Berzelius silisyum elementini 1823 yılında keşfetmiştir. ⓘ

1787'de Antoine Lavoisier, silikanın temel bir kimyasal elementin oksidi olabileceğinden şüphelendi, ancak silikonun oksijene olan kimyasal ilgisi o kadar yüksekti ki oksidi indirgemek ve elementi izole etmek için hiçbir yolu yoktu. 1808'de silisyumu izole etme girişiminden sonra Sir Humphry Davy, silisyum için Latince silex, çakmaktaşı için silicis'ten gelen "silicium" adını önerdi ve bir metal olduğuna inandığı için "-ium" ekini ekledi. Diğer dillerin çoğu Davy'nin adının bazen yerel fonolojiye uyarlanmış (örneğin Almanca Silizium, Türkçe silisyum, Katalanca silici) transliterasyonlu biçimlerini kullanır. Diğer birkaçı bunun yerine Latince kökün bir kopyasını kullanır (örneğin Rusça кремний, кремень "çakmaktaşı "ndan; Yunanca πυρίτιο, πυρ "ateş "ten; Fince pii, piikivi "çakmaktaşı "ndan, Çekçe křemík, křemen "kuvars", "çakmaktaşı "ndan). ⓘ

Gay-Lussac ve Thénard'ın 1811'de yeni izole edilmiş potasyum metalini silikon tetraflorür ile ısıtarak saf olmayan amorf silikon hazırladıkları düşünülmektedir, ancak ürünü saflaştırıp karakterize etmedikleri gibi yeni bir element olarak da tanımlamamışlardır. Silisyuma bugünkü adı 1817 yılında İskoç kimyager Thomas Thomson tarafından verildi. Davy'nin isminin bir kısmını korudu ancak "-on" ekledi çünkü silikonun bor ve karbona benzer bir ametal olduğuna inanıyordu. 1824 yılında Jöns Jacob Berzelius, Gay-Lussac ile yaklaşık olarak aynı yöntemi kullanarak (potasyum florosilikatı erimiş potasyum metaliyle indirgeyerek) amorf silisyum hazırladı, ancak ürünü tekrar tekrar yıkayarak kahverengi bir toz haline getirdi. Sonuç olarak, genellikle elementin keşfi için ona kredi verilir. Aynı yıl Berzelius silisyum tetraklorürü hazırlayan ilk kişi oldu; silisyum tetraflorür çok daha önce 1771'de Carl Wilhelm Scheele tarafından silika hidroflorik asit içinde çözülerek hazırlanmıştı. ⓘ

Daha yaygın kristal formundaki silisyum 31 yıl sonrasına kadar Deville tarafından hazırlanmamıştı. Yaklaşık %10 silisyum içeren bir sodyum klorür ve alüminyum klorür karışımını elektrolize ederek, 1854 yılında hafif saf olmayan bir silisyum allotropu elde edebilmiştir. Daha sonra, en sonuncusu 2010 yılında siliken olmak üzere, çeşitli allotrop formlarını izole etmek için daha uygun maliyetli yöntemler geliştirilmiştir. Bu arada, silisyum kimyası üzerine araştırmalar devam etti; Friedrich Wöhler 1857'de triklorosilanı ve 1858'de silanın kendisini sentezleyerek silisyumun ilk uçucu hidritlerini keşfetti, ancak 1830'larda sentetik organik kimyanın başlangıcına kadar uzanan konuyla ilgili erken spekülasyonlara rağmen, silanların ayrıntılı bir araştırması ancak 20. yüzyılın başlarında Alfred Stock tarafından gerçekleştirildi. Benzer şekilde, ilk organosilikon bileşiği olan tetraetilsilan 1863 yılında Charles Friedel ve James Crafts tarafından sentezlenmiş, ancak organosilikon kimyasının detaylı karakterizasyonu ancak 20. yüzyılın başlarında Frederic Kipping tarafından yapılmıştır. ⓘ

1920'lerden itibaren William Lawrence Bragg'in X-ışını kristalografisi üzerine yaptığı çalışmalar, Linus Pauling'in kristal kimyasını ve Victor Goldschmidt'in jeokimyayı geliştirmesiyle birlikte, daha önce analitik kimyadan bilinen ancak henüz anlaşılamayan silikatların bileşimlerini başarılı bir şekilde aydınlattı. 20. yüzyılın ortaları, siloksanların kimyasının ve endüstriyel kullanımının gelişmesine ve silikon polimerlerin, elastomerlerin ve reçinelerin artan kullanımına tanık oldu. 20. yüzyılın sonlarında, katkılı yarı iletkenlerin katı hal fiziği ile birlikte silikidlerin kristal kimyasının karmaşıklığı haritalanmıştır. ⓘ

Silikon yarı iletkenler

İlk yarı iletken cihazlar silisyum kullanmamış, Alman fizikçi Ferdinand Braun'un 1874'teki kristal dedektörü ve Hintli fizikçi Jagadish Chandra Bose'nin 1901'deki radyo kristal dedektörü de dahil olmak üzere galen kullanmıştır. İlk silikon yarı iletken cihaz, 1906 yılında Amerikalı mühendis Greenleaf Whittier Pickard tarafından geliştirilen bir silikon radyo kristal dedektörüydü. ⓘ

1940 yılında Russell Ohl, silikonda p-n kavşağını ve fotovoltaik etkileri keşfetti. 1941 yılında, İkinci Dünya Savaşı sırasında radar mikrodalga dedektör kristalleri için yüksek saflıkta germanyum ve silikon kristalleri üretme teknikleri geliştirildi. 1947'de fizikçi William Shockley, germanyum ve silikondan yapılmış bir alan etkili amplifikatörü teorileştirdi, ancak sonunda germanyumla çalışmadan önce çalışan bir cihaz inşa edemedi. İlk çalışan transistör, John Bardeen ve Walter Brattain tarafından o yıl Shockley'in altında çalışırken inşa edilen bir nokta temaslı transistördü. 1954'te fiziksel kimyacı Morris Tanenbaum Bell Laboratuvarlarında ilk silikon bağlantı transistörünü üretti. 1955 yılında Bell Laboratuarlarında Carl Frosch ve Lincoln Derick tesadüfen silikon dioksitin (SiO₂) silikon üzerinde büyütülebileceğini keşfettiler ve daha sonra bunun 1958 yılında difüzyon işlemleri sırasında silikon yüzeylerini maskeleyebileceğini öne sürdüler. ⓘ

Silikon Çağı

MOS transistör olarak da bilinen MOSFET, Silikon Çağı'nın temel bileşenidir. Mohamed M. Atalla ve Dawon Kahng tarafından 1959 yılında Bell Laboratuvarlarında icat edilmiştir. ⓘ

"Silikon Çağı" 20. yüzyılın sonları ile 21. yüzyılın başlarını ifade etmektedir. Bunun nedeni, Taş Devri, Bronz Devri ve Demir Devri'nin kendi uygarlık çağlarındaki baskın malzemeler tarafından tanımlanmasına benzer şekilde, Silikon Çağı'nın (Dijital Çağ veya Bilgi Çağı olarak da bilinir) baskın malzemesinin silikon olmasıdır. ⓘ

Silikon, yüksek teknolojili yarı iletken cihazlarda önemli bir unsur olduğu için dünyada pek çok yer onun adını taşımaktadır. Örneğin, Kaliforniya'daki Santa Clara Vadisi Silikon Vadisi lakabını almıştır, çünkü element buradaki yarı iletken endüstrisinin temel malzemesidir. O zamandan beri, İsrail'deki Silicon Wadi, Oregon'daki Silicon Forest, Austin, Texas'taki Silicon Hills, Salt Lake City, Utah'taki Silicon Slopes, Almanya'daki Silicon Saxony, Hindistan'daki Silicon Valley, Mexicali, Meksika'daki Silicon Border, Cambridge, İngiltere'deki Silicon Fen, Londra'daki Silicon Roundabout, İskoçya'daki Silicon Glen, Bristol, İngiltere'deki Silicon Gorge, New York, New York'taki Silicon Alley ve Los Angeles, California'daki Silicon Beach gibi birçok yer benzer şekilde adlandırılmıştır. ⓘ

Özellikleri

Fiziksel ve atomik

Silisyum, sp³ hibrit orbitalleri oluşturarak elmas kübik kristal yapısında kristalleşir. ⓘ

Bir silikon atomunun on dört elektronu vardır. Temel durumda, [Ne]3s²3p² elektron konfigürasyonunda düzenlenirler. Bunlardan dördü 3s orbitalini ve ikisi 3p orbitalini işgal eden değerlik elektronlarıdır. Grubunun diğer üyeleri olan daha hafif karbon ve daha ağır germanyum, kalay ve kurşun gibi, değerlik orbitalleri ile aynı sayıda değerlik elektronuna sahiptir: bu nedenle, sekizlisini tamamlayabilir ve sp³ hibrit orbitalleri oluşturarak, merkezi silikon atomunun bağlı olduğu dört atomun her biriyle bir elektron çiftini paylaştığı tetrahedral SiX₄ türevleri oluşturarak argonun kararlı soygaz konfigürasyonunu elde edebilir. Silisyumun ilk dört iyonlaşma enerjisi sırasıyla 786.3, 1576.5, 3228.3 ve 4354.4 kJ/mol'dür; bu rakamlar element için basit katyonik kimya olasılığını engelleyecek kadar yüksektir. Periyodik eğilimleri takiben, 117,6 pm'lik tek bağ kovalent yarıçapı, karbon (77,2 pm) ve germanyum (122,3 pm) arasında orta bir değerdir. Silisyumun hekzakoordinat iyonik yarıçapı 40 pm olarak düşünülebilir, ancak gerçekte basit bir Si⁴⁺ katyonunun olmaması nedeniyle bu tamamen kavramsal bir rakam olarak alınmalıdır. ⓘ

Elektriksel

Standart sıcaklık ve basınçta, silikon mavimsi gri metalik parlaklığa sahip parlak bir yarı iletkendir; yarı iletkenler için tipik olduğu üzere, sıcaklık arttıkça direnci düşer. Bunun nedeni, silikonun en yüksek dolu enerji seviyeleri (valans bandı) ile en düşük boş enerji seviyeleri (iletim bandı) arasında küçük bir enerji boşluğuna (bant boşluğu) sahip olmasıdır. Fermi seviyesi, valans ve iletim bantları arasında yaklaşık yarı yoldur ve bir durumun bir elektron tarafından işgal edilme olasılığının olmadığı kadar yüksek olduğu enerjidir. Bu nedenle saf silikon oda sıcaklığında etkin bir yalıtkandır. Bununla birlikte, silikonun fosfor, arsenik veya antimon gibi bir pnictogen ile katkılanması, dopant başına bir ekstra elektron getirir ve bunlar daha sonra n-tipi bir yarı iletken oluşturarak termal veya fotolitik olarak iletim bandına uyarılabilir. Benzer şekilde, silikonun bor, alüminyum veya galyum gibi bir grup 13 elementi ile katkılanması, dolu valans bandından uyarılabilecek elektronları yakalayan alıcı seviyelerinin ortaya çıkmasına neden olarak bir p-tipi yarı iletken oluşturur. N-tipi silikonun p-tipi silikona birleştirilmesi ortak bir Fermi seviyesine sahip bir p-n bağlantısı oluşturur; elektronlar n'den p'ye akarken, delikler p'den n'ye akarak bir voltaj düşüşü yaratır. Böylece bu p-n bağlantısı, akımın bir yönden diğerine daha kolay geçmesini sağlayan alternatif akımı doğrultabilen bir diyot görevi görür. Bir transistör, iki n-tipi bölge arasında ince bir zayıf p-tipi silikon tabakası bulunan bir n-p-n birleşimidir. Vericinin küçük bir ileri voltajla ve toplayıcının büyük bir ters voltajla beslenmesi, transistörün bir triyot amplifikatör olarak hareket etmesini sağlar. ⓘ

Kristal yapı

Silisyum standart koşullarda dev bir kovalent yapıda, özellikle elmas kübik kafeste (uzay grubu 227) kristalleşir. Bu nedenle 1414 °C gibi yüksek bir erime noktasına sahiptir, çünkü güçlü kovalent bağları kırmak ve katıyı eritmek için çok fazla enerji gereklidir. Silisyum eridiğinde, uzun menzilli tetrahedral bağ ağı parçalandığından ve bu ağdaki boşluklar dolduğundan, erime sırasında hidrojen bağları kırıldığında su buzuna benzer şekilde büzülür. Standart basınçta termodinamik olarak kararlı herhangi bir allotropu yoktur, ancak daha yüksek basınçlarda birkaç başka kristal yapısı bilinmektedir. Genel eğilim, basınçla birlikte artan koordinasyon sayısıdır ve yaklaşık 40 gigapaskalda Si-VII (standart modifikasyon Si-I'dir) olarak bilinen altıgen yakın paketlenmiş bir allotrop ile sonuçlanır. BC8 (veya bc8) olarak adlandırılan ve ilkel birim hücre başına sekiz atomlu (uzay grubu 206) gövde merkezli kübik bir kafese sahip olan bir allotrop, yüksek basınçta oluşturulabilir ve düşük basınçta metastabil kalır. Özellikleri ayrıntılı olarak incelenmiştir. ⓘ

Silisyum 3265 °C'de kaynar: bu, yüksek olmasına rağmen, daha hafif olan karbonun süblimleştiği sıcaklıktan (3642 °C) daha düşüktür ve silisyum benzer şekilde, Si-Si bağının C-C bağından daha zayıf olduğu gerçeğiyle tutarlı olarak karbondan daha düşük bir buharlaşma ısısına sahiptir. ⓘ

Grafene benzer siliken katmanları inşa etmek de mümkündür. ⓘ

İzotoplar

Doğal olarak oluşan silisyum üç kararlı izotoptan oluşur: ²⁸Si (%92,23), ²⁹Si (%4,67) ve ³⁰Si (%3,10). Bunlardan sadece ²⁹Si, nükleer spine (I =1/2) sahip tek izotop olduğu için NMR ve EPR spektroskopisinde kullanılır. Her üçü de Tip Ia süpernovalarında oksijen yakma işlemi yoluyla üretilir, ²⁸Si alfa işleminin bir parçası olarak yapılır ve bu nedenle en bol olanıdır. ²⁸Si'nin yıldızlarda fotodintegrasyonun yeniden düzenlenmesi yoluyla alfa parçacıklarıyla füzyonu, silikon yakma süreci olarak bilinir; yıldız nükleosentezinin, söz konusu yıldızın hızlı çöküşü ve şiddetli patlamasından önceki son aşaması olan tip II süpernovadır. ⓘ

Yirmi radyoizotop karakterize edilmiş olup, en kararlı iki tanesi yaklaşık 150 yıllık yarı ömre sahip ³²Si ve 2,62 saatlik yarı ömre sahip ³¹Si'dir. Geri kalan tüm radyoaktif izotopların yarı ömürleri yedi saniyeden azdır ve bunların çoğunluğunun yarı ömürleri saniyenin onda birinden daha azdır. Silisyumun bilinen bir nükleer izomeri vardır, yarı ömrü 210 nanosaniyeden az olan ^34mSi. ³²Si düşük enerjili beta bozunmasına uğrayarak ³²P'ye ve ardından kararlı ³²S'ye dönüşür. ³¹Si doğal silikonun nötron aktivasyonu ile üretilebilir ve bu nedenle kantitatif analiz için kullanışlıdır; yayılan elektronun 1,48 MeV'e kadar enerji taşıdığı kararlı ³¹P'ye karakteristik beta bozunumu ile kolayca tespit edilebilir. ⓘ

Silisyumun bilinen izotoplarının kütle numarası 22 ila 44 arasında değişmektedir. Kütle numaraları üç kararlı izotoptan daha düşük olan izotopların en yaygın bozunma modu, bozunma ürünleri olarak öncelikle alüminyum izotopları (13 proton) oluşturan ters beta bozunmasıdır. Daha ağır kararsız izotoplar için en yaygın bozunma modu beta bozunmasıdır ve bozunma ürünleri olarak öncelikle fosfor izotoplarını (15 proton) oluşturur. ⓘ

Silisyum okyanuslara yeraltı suyu ve nehir taşımacılığı yoluyla girebilir. Büyük yeraltı suyu girdisi akışları, nehir silisyum girdilerinden farklı bir izotopik bileşime sahiptir. Yeraltı suyu ve nehir taşımacılığındaki izotopik değişimler okyanus ³⁰Si değerlerindeki değişimlere katkıda bulunur. Şu anda, dünyanın okyanus havzalarındaki derin suyun izotopik değerlerinde önemli farklılıklar vardır. Atlantik ve Pasifik okyanusları arasında, binde 0,3 parçadan daha büyük bir derin su ³⁰Si gradyanı vardır. ³⁰Si en yaygın olarak okyanuslardaki üretkenlikle ilişkilendirilir. ⓘ

Kimya ve bileşikler

C-X ve Si-X bağ enerjileri (kJ/mol) ⓘ
X =	C	Si	H	F	Cl	Br	I	O-	N<
C-X	368	360	435	453	351	293	216	~360	~305
Si-X	360	340	393	565	381	310	234	452	322

Kristal haldeki dökme silikon oldukça inerttir, ancak yüksek sıcaklıklarda daha reaktif hale gelir. Komşusu alüminyum gibi silisyum da metali oksidasyondan koruyan ince, sürekli bir silisyum dioksit (SiO₂) yüzey tabakası oluşturur. Bu nedenle silisyum 900 °C'nin altında hava ile ölçülebilir bir reaksiyona girmez, ancak camsı dioksit oluşumu 950 °C ile 1160 °C arasında hızla artar ve 1400 °C'ye ulaşıldığında atmosferik nitrojen de reaksiyona girerek SiN ve Si₃N₄ nitritlerini verir. Silisyum 600 °C'de gaz halindeki sülfür ve 1000 °C'de gaz halindeki fosfor ile reaksiyona girer. Bu oksit tabakası yine de halojenlerle reaksiyonu engellemez; flor oda sıcaklığında silikona şiddetle saldırır, klor bunu yaklaşık 300 °C'de ve brom ve iyot yaklaşık 500 °C'de yapar. Silisyum çoğu sulu asitle reaksiyona girmez, ancak hekzaflorosilikatlar oluşturmak için klor veya nitrik asit içeren hidroflorik asit karışımları tarafından oksitlenir ve kompleksleştirilir. Sıcak sulu alkali içinde kolayca çözünerek silikatlar oluşturur. Yüksek sıcaklıklarda, silikon alkil halojenürlerle de reaksiyona girer; bu reaksiyon silikon polimerlerin öncüleri olarak organosilikon klorürleri doğrudan sentezlemek için bakır tarafından katalize edilebilir. Eridikten sonra silikon son derece reaktif hale gelir, çoğu metalle alaşım oluşturarak silikitleri meydana getirir ve silikon dioksitin oluşum ısısı çok büyük olduğu için çoğu metal oksidi indirger. Aslında, erimiş silikon neredeyse bilinen her tür pota malzemesiyle reaksiyona girer (kendi oksidi SiO₂ hariç). Bu, silikonun hafif elementler için yüksek bağlama kuvvetleri ve çoğu element için yüksek çözme gücü nedeniyle gerçekleşir. Sonuç olarak, sıvı silisyum kapları zirkonyum dioksit veya grup 4, 5 ve 6 borürler gibi refrakter, reaktif olmayan malzemelerden yapılmalıdır. ⓘ

Tetrahedral koordinasyon, karbon kimyasında olduğu gibi silisyum kimyasında da önemli bir yapısal motiftir. Bununla birlikte, 3p alt kabuğu 2p alt kabuğundan daha dağınıktır ve 3s alt kabuğu ile çok iyi hibridize olmaz. Sonuç olarak, silisyum ve daha ağır türdeşlerinin kimyası karbonunkinden önemli farklılıklar gösterir ve bu nedenle oktahedral koordinasyon da önemlidir. Örneğin, silisyumun elektronegatifliği (1.90) karbonunkinden (2.55) çok daha azdır, çünkü silisyumun değerlik elektronları çekirdekten karbonunkilerden daha uzaktadır ve dolayısıyla çekirdekten daha küçük elektrostatik çekim kuvvetlerine maruz kalırlar. 3p orbitallerinin zayıf örtüşmesi, C-C bağına kıyasla Si-Si bağının zayıflaması nedeniyle, silisyum için katenasyona (Si-Si bağlarının oluşumu) karbondan çok daha düşük bir eğilimle sonuçlanır: ortalama Si-Si bağ enerjisi, C-C bağı için 356 kJ/mol değerine kıyasla yaklaşık 226 kJ/mol'dür. Bu durum, çift bağ kuralının bir örneği olarak, çoklu bağlı silikon bileşiklerinin genellikle karbon muadillerinden çok daha az kararlı olmasıyla sonuçlanır. Öte yandan, silikonun 3p orbitallerinde radyal düğümlerin varlığı, SiX- gibi silikonun beş ve altı koordinatlı türevlerinde görüldüğü gibi hipervalans olasılığını akla getirmektedir.
₅ ve SiF2-
₆. Son olarak, grup aşağı indikçe değerlik s ve p orbitalleri arasındaki artan enerji boşluğu nedeniyle, iki değerlikli durumun önemi karbondan kurşuna doğru artar, böylece silikon için birkaç kararsız iki değerlikli bileşik bilinir; artan atomik yarıçaplarla birlikte ana oksidasyon durumunun bu şekilde düşürülmesi, grupta metalik karakterin artmasına neden olur. Silisyum, özellikle oksit bileşiklerinin davranışında ve asitlerin yanı sıra bazlarla reaksiyonunda (bu biraz çaba gerektirse de) bazı yeni başlayan metalik davranışlar gösterir ve bu nedenle genellikle bir ametalden ziyade bir metaloid olarak adlandırılır. Bununla birlikte, metaliklik 14. grupta germanyuma kadar netleşmez ve düşük +2 oksidasyon durumunun artan önemi ile kalaya kadar baskındır. ⓘ

Silikon karbondan belirgin farklılıklar gösterir. Örneğin, organik kimya silisyum kimyası ile çok az benzerlik gösterirken, silikat mineralleri oksokarbonlarda görülmeyen bir yapısal karmaşıklığa sahiptir.Greenwood ve Earnshaw, s. 328-329</ref> Silisyum, germanyuma karbondan çok daha fazla benzeme eğilimindedir ve bu benzerlik d-blok daralması ile artar, bu da germanyum atomunun boyutunun periyodik eğilimlerin tahmin ettiğinden çok daha fazla silikon atomununkine yakın olmasına neden olur. Bununla birlikte, germanyumdaki iki değerlikli durumun silisyuma kıyasla artan önemi nedeniyle hala bazı farklılıklar vardır ve bu da germanyumun silisyumdan önemli ölçüde daha metalik olmasıyla sonuçlanır. Ek olarak, Si-O bağ kuvvetine kıyasla daha düşük Ge-O bağ kuvveti, silikon polimerlerine benzeyen "germanon" polimerlerinin yokluğuyla sonuçlanır. ⓘ

Silikitler

Fe-Si sisteminin faz diyagramı ⓘ

Pek çok metal silikit bilinmektedir ve bunların çoğunun formülleri basitçe değerlikle açıklanamaz: bağları metalik, iyonik ve kovalent arasında değişir. Bilinen bazı stokiyometriler M₆Si, M₅Si, M₄Si, M₁₅Si₄, M₃Si, M₅Si₂, M₂Si, M₅Si₃, M₃Si₂, MSi, M₂Si₃, MSi₂, MSi₃ ve MSi₆'dır. Bor ve silisyum arasındaki diyagonal ilişkiye uygun olarak yapısal olarak borürlere karbürlerden daha çok benzerler, ancak silisyumun bordan daha büyük olması tam yapısal benzerliklerin çok az olduğu anlamına gelir. Silikitlerin oluşum ısıları genellikle aynı elementlerin borür ve karbürlerininkine benzer, ancak genellikle daha düşük sıcaklıklarda erirler. Berilyum hariç, 1-10 gruplarındaki tüm kararlı elementler için silikitler bilinmektedir: özellikle uranyum ve 4-10 gruplarındaki geçiş metalleri en geniş stokiyometri aralığını gösterir. Bakır hariç, 11-15 gruplarındaki metaller silikit oluşturmaz. Bunun yerine, çoğu ötektik karışımlar oluşturur, ancak en ağır geçiş sonrası metaller olan cıva, talyum, kurşun ve bizmut sıvı silikon ile tamamen karışmaz. ⓘ

Genellikle, silikitler elementlerin doğrudan reaksiyonu ile hazırlanır. Örneğin, alkali metaller ve toprak alkali metaller silisyum veya silisyum oksit ile reaksiyona girerek silisitleri verir. Bununla birlikte, bu yüksek elektropozitif elementlerle bile gerçek silisyum anyonları elde edilemez ve bu bileşiklerin çoğu yarı iletkendir. Örneğin, alkali metal silikitler (M⁺
)
₄(Si4-
₄) Si4- içinde piramidal üç koordinatlı silisyum içerir
₄ anyonu, beyaz fosfor, P₄ ile izoelektroniktir. Metal bakımından zengin silikitler izole silikon atomlarına (örneğin Cu₅Si) sahip olma eğilimindedir; artan silikon içeriğiyle birlikte katenasyon artar, bu da ilk başta iki (örneğin U₃Si₂) veya dört silikon atomundan (örneğin [K⁺]₄[Si₄]4-) oluşan izole kümelerle sonuçlanır, ardından silikon içeriği daha da yükseldikçe zincirler (örneğin CaSi), katmanlar (örneğin CaSi₂) veya uzaya yayılan üç boyutlu silikon atom ağları (örneğin α-ThSi₂) oluşur. ⓘ

Grup 1 ve 2 metallerinin silikitleri genellikle geçiş metali silikitlerinden daha reaktiftir. Sonuncusu genellikle hidroflorik asit hariç sulu reaktiflerle reaksiyona girmez; ancak, sıvı potasyum hidroksit veya kırmızı-sıcak olduğunda gaz halindeki flor veya klor gibi çok daha agresif reaktiflerle reaksiyona girerler. Geçiş öncesi metal silikitler bunun yerine su ve sulu asitlerle kolayca reaksiyona girerek genellikle hidrojen veya silan üretirler:

Na₂Si + 3 H₂O → Na₂SiO₃ + 3 H₂

Mg₂Si + 2 H₂SO₄ → 2 MgSO₄ + SiH₄

Ürünler genellikle silisit reaktantının stokiyometrisine göre değişir. Örneğin, Ca₂Si polar ve iletken değildir ve tek izole silisyum atomları ile anti-PbCl₂ yapısına sahiptir ve kalsiyum hidroksit, hidratlı silisyum dioksit ve hidrojen gazı üretmek için su ile reaksiyona girer. Bunun yerine silikon atomlarının zikzak zincirlerine sahip CaSi, silanlar ve polimerik SiH₂ vermek için reaksiyona girerken, silikon atomlarının büzülmüş katmanlarına sahip CaSi₂ su ile reaksiyona girmez, ancak seyreltik hidroklorik asit ile reaksiyona girer: ürün, stokiyometrisi Si₂H₂O olan sarı bir polimerik katıdır. ⓘ

Silanlar

Silisyum hidrür kimyası üzerine spekülasyonlar 1830'larda, sentetik organik kimyanın gelişimiyle çağdaş olarak başlamıştır. Silanın kendisi ve triklorosilan ilk olarak 1857 yılında Friedrich Wöhler ve Heinrich Buff tarafından alüminyum-silikon alaşımlarının hidroklorik asit ile reaksiyona sokulmasıyla sentezlenmiş ve 1867 yılında Charles Friedel ve Albert Ladenburg tarafından SiH₄ ve SiHCl₃ olarak karakterize edilmiştir. Disilan (Si₂H₆) ilk kez 1902 yılında Henri Moissan ve Samuel Smiles tarafından magnezyum silikitlerin protonolizi ile elde edilmiştir. Silanların büyük reaktivitesi ve termal kararsızlığı nedeniyle daha fazla araştırma 1916'ya kadar beklemek zorunda kaldı; o zaman Alfred Stock, odak noktası olan bor hidrürlerin kirleticileri olarak bulundukları için yeni yağsız vakum teknikleriyle silikon hidrürleri ciddi bir şekilde incelemeye başladı. Alkanlara benzetilerek silan ve boran isimleri ona aittir. Metal silikidlerin protonolizi yoluyla silan ve silan türevlerinin hazırlanmasında Moissan ve Smiles yöntemi hala kullanılmaktadır, ancak eş zamanlı olarak meydana gelen ürünlerin hidrolizi nedeniyle verim düşmektedir, bu nedenle günümüzde tercih edilen yol, sübstitüe silanların düşük sıcaklıklarda eterik çözeltilerde lityum alüminyum hidrit gibi hidrit indirgeyici maddelerle işlenmesidir. HX veya RX'in silikonla, muhtemelen bakır gibi bir katalizörle doğrudan reaksiyonu da sübstitüe silanların üretilmesi için uygulanabilir bir yöntemdir. ⓘ

Silanlar, SinH2n + 2 genel formülüne sahip homolog bir silikon hidrit serisinden oluşur. Hepsi güçlü indirgeyici maddelerdir. Dallanmamış ve dallanmış zincirler n=8'e kadar bilinmektedir ve Si₅H₁₀ ve Si₆H₁₂ döngüleri de bilinmektedir. İlk ikisi, silan ve disilan, renksiz gazlardır; serinin daha ağır üyeleri uçucu sıvılardır. Tüm silanlar çok reaktiftir ve havada kendiliğinden alev alır veya patlar. Oda sıcaklığıyla birlikte termal olarak daha az kararlı hale gelirler, böylece sadece silan oda sıcaklığında süresiz olarak kararlıdır, ancak disilan çok hızlı ayrışmaz (sekiz ay geçtikten sonra bir numunenin sadece %2,5'i ayrışır). Polimerik polisilikon hidrür ve hidrojen gazı oluşturmak üzere ayrışırlar. Atomik ağırlık farkından beklendiği gibi, silanlar karşılık gelen alkan ve boranlardan daha az uçucudur, ancak karşılık gelen germanlardan daha fazladır. Silisyumdaki nükleofilik saldırıyı kolaylaştıran karbona kıyasla daha büyük silisyum yarıçapı, C-H bağına kıyasla Si-H bağının daha büyük polaritesi ve silisyumun oktetini genişletme ve dolayısıyla adüktler oluşturma ve reaksiyonun aktivasyon enerjisini düşürme yeteneği nedeniyle karşılık gelen alkanlardan çok daha reaktiftirler. ⓘ

Silan pirolizi polimerik türler ve son olarak elementel silisyum ve hidrojen verir; aslında ultra saf silisyum ticari olarak silanın pirolizi ile üretilir. Alkanların termal ayrışması bir C-H veya C-C bağının kırılması ve radikal ara ürünlerin oluşumu ile başlarken, polisilanlar sililenleri :SiH₂ veya :SiHR ortadan kaldırarak ayrışır, çünkü bu sürecin aktivasyon enerjisi (~210 kJ/mol) Si-Si ve Si-H bağ enerjilerinden çok daha azdır. Saf silanlar saf su veya seyreltik asitlerle reaksiyona girmezken, alkali izleri hidratlı silikon dioksite anında hidrolizi katalize eder. Reaksiyon metanol içinde gerçekleştirilirse, kontrollü solvoliz SiH₂(OMe)₂, SiH(OMe)₃ ve Si(OMe)₄ ürünleri ile sonuçlanır. Si-H bağı ayrıca yavaş ilerleyen ve ilgili silanın artan ikamesi ile hızlanan bir reaksiyon olan alkenlere de eklenir. 450 °C'de silan, aseton ile bir ekleme reaksiyonuna ve etilen oksit ile bir halka açma reaksiyonuna katılır. Silanların klor veya brom ile doğrudan reaksiyonu oda sıcaklığında patlamalarla sonuçlanır, ancak silanın -80 °C'de brom ile reaksiyonu kontrollüdür ve bromosilan ve dibromosilan verir. Monohalosilanlar, silanın bir Al₂X₆ katalizörü ile uygun hidrojen halojenür ile reaksiyona sokulmasıyla veya silanın ısıtılmış bir akış reaktöründe katı bir gümüş halojenür ile reaksiyona sokulmasıyla oluşturulabilir:

SiH₄ + 2 AgCl SiH₃Cl + HCl + 2 Ag

Silan türevleri arasında iyodosilan (SiH₃I) ve potasyum silanid (KSiH₃) daha karmaşık silisyum içeren bileşiklerin üretiminde çok yararlı sentetik ara ürünlerdir: ikincisi K⁺ katyonları ve SiH- içeren renksiz kristal iyonik bir katıdır.
₃ anyonlarının NaCl yapısında bulunması ve silanın potasyum metali tarafından indirgenmesi ile oluşur. Ek olarak, reaktif hipervalent türler SiH-
₅ olduğu da bilinmektedir. Uygun organik sübstitüentler ile kararlı polisilanlar üretmek mümkündür: zincirdeki elektronların sigma delokalizasyonundan kaynaklanan şaşırtıcı derecede yüksek elektrik iletkenliklerine sahiptirler. ⓘ

Halojenürler

Silisyum ve silisyum karbür, dört kararlı halojen ile kolayca reaksiyona girerek renksiz, reaktif ve uçucu silisyum tetrahalidleri oluşturur Silisyum tetraflorid, diğer silisyum halojenidlerin florlanmasıyla da yapılabilir ve hidroflorik asidin cama saldırmasıyla üretilir. İki farklı tetrahalitin birlikte ısıtılması, halojen değişim reaksiyonlarıyla da üretilebilen karışık halitlerin rastgele bir karışımını da üretir. Bu türlerin erime ve kaynama noktaları genellikle artan atom ağırlığı ile yükselir, ancak birçok istisna vardır: örneğin, SiFBr₃'ten SiFClBr₂'ye SiFCl₂Br'ye geçerken erime ve kaynama noktaları düşer. Grup 13 ve öncesindeki hipoelektronik elementlerden Grup 14 elementlerine geçiş, alüminyumun silisyumdan daha düşük elektronegatifliği, stokiyometri (+4 oksidasyon durumunun gerçek iyoniklik için çok yüksek olması) ve silisyum atomunun alüminyum atomuna kıyasla daha küçük boyutu tarafından belirlendiği üzere, alüminyum florürdeki sonsuz iyonik yapıdan basit kovalent silisyum tetraflorür moleküllerinden oluşan bir kafese geçişle gösterilmektedir. ⓘ

Silisyum tetraklorür, saf silisyum, silisyum dioksit ve bazı silisyum esterlerinin üretiminde öncü olarak büyük ölçekte üretilmektedir. Silisyum tetrahalidler, karbon tetrahalidlerden farklı olarak, yine silisyum atomunun daha büyük olması nedeniyle nükleofilik saldırıya daha açık hale gelmesi ve silisyum atomunun karbonun sahip olmadığı sekizlisini genişletme kabiliyeti nedeniyle suda kolayca hidrolize olur. Silisyum florürün fazla hidroflorik asit ile reaksiyonu oktahedral hekzaflorosilikat anyonu SiF2- üretir.
₆. ⓘ

Silanlara benzer şekilde, halopolisilanlar SinX2n + 2 de bilinmektedir. Karbon bileşiklerindeki katenasyon, halojenürlerden ziyade hidrojen bileşiklerinde maksimize edilirken, silikon için bunun tersi geçerlidir, böylece halopolisilanlar en azından Si₁₄F₃₀, Si₆Cl₁₄ ve Si₄Br₁₀'a kadar bilinmektedir. Bu fenomen için önerilen bir açıklama, halojen atomları üzerindeki dolu p_π orbitallerinden silikon üzerindeki boş d_π orbitallerine pi backbonding ile silikonun daha elektronegatif halojen atomlarına elektron kaybının telafisidir: bu, metal karbonil komplekslerindeki karbon monoksitin durumuna benzer ve kararlılıklarını açıklar. Bu halopolisilanlar, silisyum tetrahalitlerin elementel silisyum ile komporsiyonu veya daha hafif halopolisilanların kondensasyonu (trimetilamonyum bu reaksiyon için yararlı bir katalizördür) yoluyla üretilebilir. ⓘ

Silika

Silika olarak da bilinen silisyum dioksit (SiO₂), sudan sonra en iyi çalışılmış bileşiklerden biridir. En yaygın olanı granit ve kumtaşı gibi birçok kayanın ana bileşeni olan α-kuvars olmak üzere, silikanın on iki farklı kristal modifikasyonu bilinmektedir. Aynı zamanda kaya kristali olarak saf bir biçimde oluştuğu bilinmektedir; saf olmayan formları gül kuvars, dumanlı kuvars, morion, ametist ve sitrin olarak bilinir. Kalsedon, krizopraz, akik, oniks, jasper, heliotrop ve çakmaktaşı gibi bazı zayıf kristalli kuvars formları da bilinmektedir. Silisyum dioksitin diğer modifikasyonları tridimit ve kristobalit gibi diğer bazı minerallerin yanı sıra çok daha az yaygın olan koezit ve stişovitte de bilinmektedir. Biyolojik olarak üretilen formlar da kieselguhr ve diyatomlu toprak olarak bilinir. Camsı silikon dioksit tektit, obsidyen ve nadiren de lechatelierite olarak bilinir. Bazı sentetik formlar keatit olarak bilinir. Opaller, kısmen hidratlanmış silikon dioksitin karmaşık kristalli agregalarından oluşur. ⓘ

Kuvars
Akik
Tridimit
Kristobalit
Coesite ⓘ

Silisin kristal formlarının çoğu, her bir oksijen atomunun iki silikon atomuna bağlı olduğu, köşelerinden bağlanmış {SiO₄} tetrahedraların (Si merkezde olmak üzere) sonsuz düzenlemelerinden oluşur. Termodinamik olarak kararlı oda sıcaklığı formu olan α-kuvars'ta bu tetrahedralar, 144°'lik bir Si-O-Si açısıyla iki farklı Si-O mesafesine (159,7 ve 161,7 pm) sahip iç içe geçmiş sarmal zincirler halinde bağlanmıştır. Bu sarmallar sol veya sağ elli olabilir, böylece bireysel α-kuvars kristalleri optik olarak aktiftir. 537 °C'de bu, Si-O-Si açısının 155°'ye değiştiği ancak elli olma özelliğinin korunduğu benzer β-kuvarsa hızlı ve tersinir bir şekilde dönüşür. 867 °C'ye kadar daha fazla ısıtma, {SiO₄} tetrahedralarının daha açık ve daha az yoğun bir hekzagonal yapıda düzenlenmesine izin vermek için bazı Si-O bağlarının kırıldığı β-tridimite başka bir tersinir faz geçişi ile sonuçlanır. Bu geçiş yavaştır ve dolayısıyla tridimit bu geçiş sıcaklığının altında bile metastabil bir mineral olarak ortaya çıkar; yaklaşık 120 °C'ye soğutulduğunda, α-kuvars'tan β-kuvars'a geçişe benzer şekilde, tek tek silikon ve oksijen atomlarının hafif yer değiştirmeleriyle hızlı ve tersinir bir şekilde α-tridimite dönüşür. β-tridimit yaklaşık 1470 °C'de yavaşça kübik β-kristobalite dönüşür, bu geçiş sıcaklığının altında bir kez daha metastatik olarak bulunur ve 200-280 °C'de küçük atomik yer değiştirmeler yoluyla α-kristobalite dönüşür. β-kristobalit 1713 °C'de erir; eriyikten silikanın donması oldukça yavaştır ve bunun yerine vitrifikasyon veya cam oluşumu meydana gelmesi muhtemeldir. Vitröz silikada, {SiO₄} tetrahedraları köşe bağlantılı olarak kalır, ancak kristal formların simetrisi ve periyodikliği kaybolur. Bu üç form arasındaki yavaş dönüşümler nedeniyle, hızlı ısıtma ile β-kuvars (1550 °C) veya β-tridimit (1703 °C) eritmek mümkündür. Silika yaklaşık 2800 °C'de kaynar. Koezit ve stişovit gibi diğer yüksek basınçlı silika formları bilinmektedir: bunlar doğada bir meteor çarpmasının şok basıncı altında oluşmuş ve daha sonra kristal yapıyı korumak için hızla söndürülmüştür. Benzer silika erimesi ve soğuması yıldırım çarpmalarının ardından meydana gelir ve camsı lechatelierite oluşturur. W-silika, köşeler yerine zıt kenarları paylaşan {SiO₄} tetrahedraları içeren, silikon disülfür (SiS₂) ve silikon diselenide (SiSe₂) benzer şekilde paralel zincirler oluşturan kararsız düşük yoğunluklu bir formdur: ısı veya su izleri ile hızla amorf silika oluşturmaya geri döner ⓘ

Yoğunlaştırılmış polisilik asit ⓘ

Silika kimyasal olarak oldukça inerttir. Hidroflorik asit dışında herhangi bir asit tarafından saldırıya uğramaz. Bununla birlikte, sıcak konsantre alkalilerde yavaşça çözünür ve metal silikatları vermek için erimiş metal hidroksitlerde veya karbonatlarda bunu oldukça hızlı yapar. Elementler arasında, silisyum tetraflorür oluşturmak için oda sıcaklığında sadece flor tarafından saldırıya uğrar: hidrojen ve karbon da reaksiyona girer, ancak bunu yapmak için 1000 ° C'nin üzerinde sıcaklıklar gerekir. Silika yine de birçok metal ve metaloid oksitle reaksiyona girerek özellikle cam ve seramik endüstrilerinde önemli olan çok çeşitli bileşikler oluşturur, ancak başka birçok kullanım alanı da vardır: örneğin, sodyum silikat tamponlama, sabunlaştırma ve emülsifiye etme özellikleri nedeniyle deterjanlarda sıklıkla kullanılır ⓘ

Silisik asitler

Silikaya su eklenmesi, Si-O-Si bağlarının sonlandırıcı Si-OH grupları ile değiştirilerek yapının kırılması nedeniyle erime noktasını yaklaşık 800 °C düşürür. Artan su konsantrasyonu, hidratlı silika jellerinin ve kolloidal silika dispersiyonlarının oluşumuyla sonuçlanır. Birçok hidrat ve silisik asit en seyreltik sulu çözeltilerde bulunur, ancak bunlar oldukça çözünmezdir ve diğer elementlerin yanı sıra bor, alüminyum ve demirin davranışına benzer şekilde [SiOx(OH)4-2x]n formülünü izleyen değişken kombinasyonların çeşitli polisilik asitlerini oluşturmak için hızla çöker, yoğunlaşır ve çapraz bağlanır. Bu nedenle, ortosilik asit Si(OH)₄ ve metasilik asit SiO(OH)₂ gibi seyreltik çözeltilerde bazı basit silisik asitler tanımlanmış olsa da, bunların hiçbirinin katı halde bulunma olasılığı yoktur. ⓘ

Silikat mineralleri

Silikatlardaki metal katyonlarının tipik koordinasyonu (pm cinsinden iyonik yarıçaplar) ⓘ
CN 4	Li^I (59)	Be^II (27)	Al^III (39)	Si^IV (26)
CN 6	Na^I (102)	Mg^II (72)	Al^III (54)	Ti^IV (61)	Fe^II (78)
CN 8	K^I (151)	Ca^II (112)
CN 12	K^I (164)

Dünya'nın kabuk kayalarının yaklaşık %95'i silika veya silikat ve alüminosilikat minerallerinden oluşur; bu da oksijen, silisyum ve alüminyumun kabuktaki en yaygın üç element olduğunu gösterir (bu sırayla). Kütle olarak ölçüldüğünde, silisyum yerkabuğunun %27,7'sini oluşturur. Saf silisyum kristalleri doğada çok nadiren bulunur, ancak Kuril Adaları'ndan biri olan Iturup'taki Kudriavy yanardağından gaz örneklemesi sırasında bulunan 0,3 mm'ye kadar büyük kristaller dikkate değer istisnalardır. ⓘ

Silikat ve alüminosilikat mineralleri birçok farklı yapıya ve değişen stokiyometriye sahiptir, ancak bazı genel ilkelere göre sınıflandırılabilirler. Tetrahedral {SiO₄} birimleri, ya ayrı yapılar olarak ya da köşe oksijen atomlarının paylaşılmasıyla daha büyük birimler halinde birleştirilerek neredeyse tüm bu bileşiklerde ortaktır. Bunlar oksijen atomu paylaşmayan neso-silikatlar (ayrık {SiO₄} birimleri), bir paylaşan soro-silikatlar (ayrık {Si₂O₇} birimleri), her ikisi de iki paylaşan siklo-silikatlar (kapalı halka yapıları) ve ino-silikatlar (sürekli zincir veya şerit yapıları), üç paylaşan fillo-silikatlar (sürekli tabakalar) ve dört paylaşan tekto-silikatlar (sürekli üç boyutlu çerçeveler) olarak ayrılabilir. Ortaya çıkan oksijen atomları kafesi genellikle yakın paketlenmiş veya ona yakındır ve yük, boyuta göre çeşitli farklı polihedral bölgelerdeki diğer katyonlar tarafından dengelenir. ⓘ

Ortosilikatlar M^II
₂SiO
₄ (M = Be, Mg, Mn, Fe, Zn) ve ZrSiO₄ neso-silikatlardır. Be
₂SiO
₄ (fenasit), hem Be^II hem de Si^IV tetrahedral dört koordinatlı bölgeleri işgal ettiği için sıra dışıdır; diğer iki değerlikli katyonlar bunun yerine altı koordinatlı oktahedral bölgeleri işgal eder ve genellikle olivin, (Mg,Fe,Mn)₂SiO₄'te olduğu gibi izomorf olarak birbirlerinin yerini alır. Zirkon, ZrSiO₄, stokiyometri ve daha büyük iyonik yarıçapları (84 pm) nedeniyle Zr^IV katyonlarının sekiz koordinasyonunu gerektirir. Ayrıca garnetler de önemlidir, [M^II
₃M^III
₂(SiO
₄)
₃], iki değerli katyonların (örneğin Ca, Mg, Fe) sekiz koordinatlı ve üç değerli olanların altı koordinatlı (örneğin Al, Cr, Fe) olduğu. Düzenli koordinasyon her zaman mevcut değildir: örneğin, Ca^II için altı ve sekiz koordinatlı bölgeleri karıştıran Ca₂SiO₄'te bulunmaz. Ayrık ikili veya üçlü tetrahedral birimleri içeren soro-silikatlar oldukça nadirdir: çokgen bir halka oluşturan köşeye bitişik tetrahedraların döngüsel "[(SiO₃)n]2n-" birimlerini içeren metasilikatlar da bilinmektedir. ⓘ

Zincir metasilikatlar, {SiO2-
₃}
_∞, bağlı {SiO₄} tetrahedraların belirsiz bir zincirinin köşe paylaşımı ile oluşur. Tetrahedra hattı boyunca konformasyonun farklı tekrar mesafeleri nedeniyle birçok farklılık ortaya çıkar. Çoğu piroksen mineralinde olduğu gibi iki tekrar mesafesi en yaygın olanıdır, ancak bir, üç, dört, beş, altı, yedi, dokuz ve on iki tekrar mesafeleri de bilinmektedir. Bu zincirler daha sonra, asbest minerallerinde olduğu gibi, döngüsel tetrahedron halkalarının tekrarlanan zincirlerini içeren çift zincirler ve şeritler oluşturmak için birbirlerine bağlanabilir. ⓘ

Tipik bir zeolit yapısı ⓘ

Kil mineralleri ve mikalar gibi tabakalı silikatlar çok yaygındır ve genellikle metasilikat zincirlerinin yatay çapraz bağlanması veya daha küçük birimlerin düzlemsel yoğunlaşması ile oluşurlar. Bir örnek kaolinittir [Al₂(OH)₄Si₂O₅]; bu minerallerin çoğunda katyon ve anyon değişimi yaygındır, böylece örneğin tetrahedral Si^IV Al^III ile, oktahedral Al^III Mg^II ile ve OH- F- ile değiştirilebilir. Üç boyutlu çerçeve alüminosilikatlar yapısal olarak çok karmaşıktır; SiO₂ yapısından başladıkları düşünülebilir, ancak Si^IV atomlarının yarısına kadarını Al^III ile değiştirdikten sonra, yükü dengelemek için yapıya daha fazla katyon dahil edilmesini gerektirirler. Örnekler arasında feldspatlar (yeryüzünde en bol bulunan mineraller), zeolitler ve ultramarinler yer almaktadır. Birçok feldspatın NaAlSi₃O₈-KAlSi₃O₈-CaAl₂Si₂O₈ üçlü sisteminin bir parçasını oluşturduğu düşünülebilir. Kafesleri, Al^III'ün dört koordinasyon yerine altı koordinasyona uğramasına neden olan yüksek basınçla yok edilir ve feldspatları yok eden bu reaksiyon, Mohorovičić süreksizliğinin bir nedeni olabilir; bu, kabuk ve mantonun aynı kimyasal bileşime sahip olduğu, ancak farklı kafeslere sahip olduğu anlamına gelir, ancak bu evrensel olarak kabul edilen bir görüş değildir. Zeolitlerin yapılarında çok sayıda çok yüzlü boşluk bulunur (en yaygın olanı kesik küboktahedradır, ancak diğer çok yüzlüler de zeolit boşlukları olarak bilinir), bu da yapılarına su gibi gevşek bağlı molekülleri dahil etmelerine olanak tanır. Ultramarinler silikon ve alüminyum atomlarını değiştirir ve Cl-, SO2- gibi çeşitli diğer anyonları içerir.
₄, ve S2-
₂ içerir, ancak bunun dışında feldspatlara benzerler. ⓘ

Diğer inorganik bileşikler

Silisyum disülfür (SiS₂), silisyumun gaz halindeki sülfür içinde 100 °C'de yakılmasıyla oluşur; elde edilen bileşiğin nitrojen içinde süblimleşmesi, W-silika benzeri bir yapıya sahip asbesti andıran beyaz, esnek uzun liflerle sonuçlanır. Bu 1090 °C'de erir ve 1250 °C'de süblimleşir; yüksek sıcaklık ve basınçta bu kristobalite benzer bir kristal yapıya dönüşür. Ancak SiS₂, SiO₂'nin yapı çeşitliliğinden yoksundur ve hızla silika ve hidrojen sülfüre hidrolize olur. Ayrıca sıvı amonyak tarafından aşağıdaki gibi hızlı ve tamamen amonolize edilerek bir imid oluşturur:

SiS₂ + 4 NH₃ → Si(NH)₂ + 2 NH₄SH

Metal tiyosilikatlar oluşturmak için sodyum, magnezyum, alüminyum ve demir sülfürleri ile reaksiyona girer: etanol ile reaksiyon tetraetilsilikat Si(OEt)₄ ve hidrojen sülfür ile sonuçlanır. Etilsilat, kontrollü hidrolizi yapışkan veya film benzeri silika formları ürettiği için kullanışlıdır. Hidrojen sülfürün silikon tetrahalidlerle reaksiyona sokulması S(SiCl)₃, siklik Cl₂Si(μ-S)₂SiCl₂ ve kristal (SiSCl₂)₄ gibi silikon tiohalidleri verir. Çift bağ kuralına rağmen, bir amin grubu aracılığıyla moleküller arası koordinasyonun stabilize edici mekanizması sayesinde kararlı organosilanethionlar RR'Si=S yapılmıştır. ⓘ

Silisyum nitrür, Si₃N₄, 1300 °C'nin üzerinde silisyumun azotla doğrudan reaksiyona sokulmasıyla oluşturulabilir, ancak daha ekonomik bir üretim yolu, silika ve kokun 1500 °C'de azot ve hidrojen gazı akışı içinde ısıtılmasıdır. Çalışmanın ve sinterlemenin zorluğu olmasaydı umut verici bir seramik olurdu: kimyasal olarak neredeyse tamamen inerttir ve 1000 ° C'nin üzerinde bile gücünü, şeklini korur ve aşınmaya ve korozyona karşı dirençli olmaya devam eder. Çok serttir (Mohs sertlik ölçeğinde 9), 1 atm'de sadece 1900 °C'de ayrışır ve fenasitinkine benzer kompakt yapısı nedeniyle oldukça yoğundur (yoğunluk 3,185 g/cm³) (Be
₂SiO
₄). Benzer bir refrakter malzeme, silisyum ve silikanın %5 azot gazı içeren bir argon akışında 1450 °C'de ısıtılmasıyla oluşan Si₂N₂O'dur. 4 koordinatlı silisyum ve 3 koordinatlı azot, doğrusal olmayan Si-O-Si bağlantılarıyla birbirine bağlanmış buruşuk altıgen katmanlar halinde dönüşümlü olarak bulunur. ⓘ

Silil halojenürlerin gaz fazında veya etanolik çözeltide amonyak veya alkilamonyak türevleri ile reaksiyona sokulması, aminlerin silikon analogları olan çeşitli uçucu sililamidler üretir:

3 SiH₃Cl + 4 NH₃ → N(SiH₃)₃ + 3 NH₄Cl

SiH₃Br + 2 Me₂NH → SiH₃NMe₂ + Me₂NH₂Br

4 SiH₃I + 5 N₂H₄ → (SiH₃)₂NN(SiH₃)₂ + 4 N₂H₅I ⓘ

Bu tür birçok bileşik hazırlanmıştır, bilinen tek kısıtlama azotun her zaman tersiyer olması ve SiH-NH grubu içeren türlerin oda sıcaklığında kararsız olmasıdır. N(SiH₃)₃ gibi bileşiklerde azot atomu etrafındaki stokiyometri düzlemseldir, bu da azot üzerindeki bir yalnız çift ile silikon üzerindeki boş bir d_π orbitali arasındaki bir p_π-d_π etkileşimine bağlanmıştır. Benzer şekilde, trisililaminler ligand olarak karbon analogları olan tersiyer aminlerden daha zayıftır, ancak bazı SiH₃ gruplarının CH₃ grupları ile ikame edilmesi bu zayıflığı azaltır. Örneğin, N(SiH₃)₃, BH₃ ile hiç bir adükt oluşturmazken, MeN(SiH₃)₂ ve Me₂NSiH₃ düşük sıcaklıklarda ısındığında ayrışan adüktler oluşturur. Si=N çift bağına sahip iminlerin bazı silikon analogları bilinmektedir: ilk bulunan 1986 yılında keşfedilen But₂Si=N-SiBut₃'tür. ⓘ

Silisyum karbür ⓘ

Silisyum karbür (SiC) ilk kez 1891 yılında Edward Goodrich Acheson tarafından üretilmiş ve elmas (bir karbon allotropu) ile korundum (alüminyum oksit) arasındaki orta sertlik ve aşındırıcı gücüne atıfta bulunmak için karborundum adını vermiştir. Kısa süre sonra onu üretmek için bir şirket kurdu ve bugün her yıl yaklaşık bir milyon ton üretiliyor. Silisyum karbür yaklaşık 250 kristal formda bulunmaktadır. SiC'nin polimorfizmi, politip adı verilen benzer kristal yapılardan oluşan geniş bir aile ile karakterize edilir. Bunlar, iki boyutta aynı olan ve üçüncü boyutta farklılık gösteren aynı kimyasal bileşiğin varyasyonlarıdır. Böylece belirli bir sırayla istiflenmiş katmanlar olarak görülebilirler. Endüstriyel olarak kuvars kumunun fazla kok veya antrasit ile 2000-2500 °C'de elektrikli bir fırında indirgenmesiyle elde edilir:

SiO₂ + 2 C → Si + 2 CO

Si + C → SiC ⓘ

Termal olarak en kararlı ikili silisyum bileşiğidir, sadece yaklaşık 2700 °C'den itibaren silisyum kaybı yoluyla ayrışır. Çoğu sulu aside karşı dirençlidir, fosforik asit bir istisnadır. Yüzeyde koruyucu bir silikon dioksit tabakası oluşturur ve bu nedenle sadece 1000 °C'nin üzerindeki havada kayda değer bir şekilde oksitlenir; bu tabakanın erimiş hidroksitler veya karbonatlar tarafından çıkarılması hızlı oksidasyona yol açar. Silisyum karbür, 100 °C'de SiCl₄ ve karbon, 1000 °C'de SiCl₄ ve CCl₄ oluşturan klor gazı tarafından hızla saldırıya uğrar. Kimyasal olarak kararlı ve çok güçlü olduğu için çoğunlukla aşındırıcı ve refrakter bir malzeme olarak kullanılır ve çok keskin bir kesme kenarı oluşturmak için kırılır. Aynı zamanda içsel bir yarı iletken ve katkılandığında dışsal bir yarı iletken olarak da kullanışlıdır. Elmas benzeri davranışıyla karbon ve silisyum arasındaki kimyasal benzerliğin bir örneğini teşkil eder. ⓘ

Organosilikon bileşikleri

Doymamış bir substrata Si-H'nin eklendiği bir hidrosililasyon reaksiyonu ⓘ

Si-C bağı C-C bağına yakın güçte olduğundan, organosilikon bileşikleri belirgin bir şekilde termal ve kimyasal olarak kararlı olma eğilimindedir. Örneğin, tetrafenilsilan (SiPh₄) 428 °C kaynama noktasında bile havada damıtılabilir ve sırasıyla ₃78 °C ve 305 °C'de kaynayan sübstitüe türevleri Ph3SiCl ve Ph₂SiCl₂ de öyle. Ayrıca, karbon ve silisyum kimyasal eşlenikler olduğundan, organosilisyum kimyası karbon kimyası ile bazı önemli benzerlikler gösterir, örneğin bu tür bileşiklerin katenasyon ve çoklu bağ oluşturma eğilimi gibi. Bununla birlikte, önemli farklılıklar da ortaya çıkmaktadır: silisyum karbondan daha elektropozitif olduğundan, daha elektronegatif elementlere olan bağlar genellikle silisyum ile karbondan daha güçlüdür ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle Si-F bağı, C-F bağından bile önemli ölçüde daha güçlüdür ve en güçlü tek bağlardan biridir, Si-H bağı ise C-H bağından çok daha zayıftır ve kolayca kırılır. Ayrıca, silikonun oktetini genişletme yeteneği karbon tarafından paylaşılmaz ve bu nedenle bazı organosilikon reaksiyonlarının organik analogları yoktur. Örneğin, silisyum üzerindeki nükleofilik saldırı SN2 veya SN1 süreçleriyle ilerlemez, bunun yerine negatif yüklü gerçek bir pentakoordinat ara maddesinden geçer ve engellenmiş bir tersiyer atomda bir yer değiştirme gibi görünür. Bu, karbondan farklı olarak silikon için geçerlidir, çünkü uzun Si-C bağları sterik engeli azaltır ve silikonun d-orbitali, örneğin bir C-O σ* antibonding orbitalinin aksine, nükleofilik saldırı için geometrik olarak kısıtlanmamıştır. Bununla birlikte, bu farklılıklara rağmen, mekanizma basitlik açısından hala sıklıkla "silikonda SN2" olarak adlandırılmaktadır. ⓘ

En kullanışlı silisyum içeren gruplardan biri trimetilsilil, Me₃Si-'dir. Onu molekülün geri kalanına bağlayan Si-C bağı oldukça güçlüdür ve molekülün geri kalanı reaksiyonlara girerken kalmasına izin verir, ancak gerektiğinde, örneğin karbon bileşikleri için çok zayıf bir nükleofil olan ancak organosilikon bileşikleri için çok güçlü olan florür iyonu tarafından özellikle çıkarılamayacak kadar güçlü değildir. Asidik protonlarla karşılaştırılabilir; trisililmetil bazlar yerine sert nükleofiller tarafından uzaklaştırılırken, her iki uzaklaştırma da genellikle eliminasyonu teşvik eder. Genel bir kural olarak, doymuş karbona en iyi nötr bileşikler olan nükleofiller, periyodik tabloda çok aşağılarda bulunan ametallere (örneğin kükürt, selenyum veya iyot) veya hatta her ikisine birden dayalı olanlar saldırırken, silikona en iyi yüklü nükleofiller, özellikle de oksijen, flor veya klor gibi yüksek elektronegatif ametalleri içerenler saldırır. Örneğin, enolatlar haloalkanlardaki karbonda reaksiyona girer, ancak silil klorürlerde oksijende reaksiyona girer; ve trimetilsilil bir nükleofil olarak hidroksit kullanılarak organik bir molekülden çıkarıldığında, reaksiyonun ürünü, bir analoji olarak karbon kimyası kullanılarak beklendiği gibi silanol değildir, çünkü siloksit güçlü bir şekilde nükleofiliktir ve silil eter hekzametildisiloksan, (Me₃Si)₂O vermek için orijinal moleküle saldırır. Tersine, SN2 reaksiyonu karbonda kısmi bir pozitif yükün (δ+) varlığından çoğunlukla etkilenmezken, silikondaki benzer "SN2" reaksiyonu bu şekilde etkilenir. Bu nedenle, örneğin, silil triflatlar o kadar elektrofiliktir ki oksijen içeren nükleofillerle silil klorürlerden 10⁸ ila 10⁹ kat daha hızlı reaksiyona girerler. Trimetilsilil triflat özellikle çok iyi bir Lewis asididir ve karbonil bileşiklerini aldol reaksiyonuna benzer şekilde birlikte reaksiyona sokarak asetallere ve silil enol eterlere dönüştürmek için kullanılır. ⓘ

Si-C bağları yaygın olarak üç şekilde oluşturulur. Laboratuvarda, tetraklorosilan (silikon tetraklorür) organolityum, Grignard veya organoalüminyum reaktifleri ile reaksiyona sokularak veya C=C çift bağları boyunca Si-H'nin katalitik ilavesi ile genellikle küçük miktarlarda hazırlanır. İkinci yolun en önemli silanlar olan metil ve fenil silanlara uygulanamaması gibi bir dezavantajı vardır. Organosilanlar endüstriyel olarak alkil veya aril halojenürlerin katalizör olarak ağırlıkça %10 metalik bakır ile silisyum ile doğrudan reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. Standart organik reaksiyonlar birçok türev üretmek için yeterlidir; ortaya çıkan organosilanlar genellikle karbon eşdeğerlerinden önemli ölçüde daha reaktiftir, kolayca hidroliz, ammonoliz, alkoliz ve siklik oligomerler veya doğrusal polimerler oluşturmak için yoğunlaşma geçirir. ⓘ

Silikon polimerler

Silikonların ana bileşeni olan polidimetilsiloksanın yapısı ⓘ

"Silikon" kelimesi ilk olarak 1901 yılında Frederic Kipping tarafından kullanılmıştır. Bu kelimeyi Ph₂SiO ve benzofenon, Ph₂CO arasındaki kimyasal formül benzerliğini göstermek için icat etmiştir, ancak Ph₂CO tarafından paylaşılmayan Ph₂SiO'nun polimerik yapısı nedeniyle kimyasal benzerlik eksikliğini de vurgulamıştır. ⓘ

Silikonlar, silikatların metil gruplarının silikatların izoelektronik O-'lerine karşılık geldiği mineral silikatlara benzer olarak düşünülebilir. Aşırı sıcaklıklara, oksidasyona ve suya karşı oldukça kararlıdırlar ve faydalı dielektrik, yapışmayı önleyici ve köpük önleyici özelliklere sahiptirler. Ayrıca, ultraviyole radyasyona ve hava koşullarına karşı uzun süre dayanıklıdırlar ve fizyolojik olarak inerttirler. Oldukça reaktif değildirler, ancak hidroksit iyonu ve florlama maddeleri içeren konsantre çözeltilerle reaksiyona girerler ve bazen seçici sentezler için hafif reaktifler olarak bile kullanılabilirler. Örneğin, (Me₃Si)₂O molibden ve tungsten oksihalid türevlerinin hazırlanması için değerlidir, dikloroetan çözeltisindeki bir tungsten hekzaklorür süspansiyonunu oda sıcaklığında bir saatten kısa bir sürede kantitatif olarak WOCl₄'e ve ardından hafif petrolde 100 °C'de bir gecede %95 verimle sarı WO₂Cl₂'ye dönüştürür. ⓘ

Oluşum

Olivine ⓘ

Silikon, hidrojen, helyum, karbon, nitrojen, oksijen, demir ve neondan sonra gelen, evrende en bol bulunan sekizinci elementtir. Bu bolluk, Güneş Sistemi'nin oluşumu sırasında meydana gelen elementlerin önemli ölçüde ayrılması nedeniyle Dünya'da iyi bir şekilde tekrarlanmamaktadır. Silisyum Dünya'nın kabuğunun ağırlıkça %27,2'sini oluşturur ve doğada her zaman birlikte bulunduğu %45,5'lik oksijenden sonra ikinci sıradadır. Gezegensel farklılaşma ile Dünya'nın oluşumunda daha fazla fraksiyonlaşma meydana gelmiştir: Dünya kütlesinin %31,5'ini oluşturan Dünya'nın çekirdeği yaklaşık Fe₂₅Ni₂Co0,1S₃ bileşimine sahiptir; manto Dünya kütlesinin %68,1'ini oluşturur ve çoğunlukla daha yoğun oksit ve silikatlardan oluşur, buna örnek olarak olivin, (Mg,Fe)₂SiO₄ verilebilir; alüminosilikatlar gibi daha hafif silisli mineraller yüzeye çıkar ve Dünya kütlesinin %0,4'ünü oluşturan kabuğu oluşturur. ⓘ

Magmatik kayaçların magmadan kristalleşmesi bir dizi faktöre bağlıdır; bunlar arasında magmanın kimyasal bileşimi, soğuma hızı ve oluşacak minerallerin kafes enerjisi, erime noktası ve kristal yapılarının karmaşıklığı gibi bazı özellikleri yer alır. Magma soğudukça önce olivin, ardından piroksen, amfibol, biyotit mika, ortoklaz feldispat, muskovit mika, kuvars, zeolitler ve son olarak hidrotermal mineraller ortaya çıkar. Bu dizi, soğumayla birlikte giderek daha karmaşık silikat birimlerine ve oksitlere ek olarak hidroksit ve florür anyonlarının eklenmesine doğru bir eğilim gösterir. Birçok metal silisyumun yerine geçebilir. Bu magmatik kayaçlar ayrışma, taşınma ve çökelme sürecinden geçtikten sonra kil, şeyl ve kumtaşı gibi tortul kayaçlar oluşur. Metamorfizma da yüksek sıcaklık ve basınçlarda meydana gelebilir ve daha da geniş bir mineral çeşitliliği yaratabilir. ⓘ

Okyanusa silisyum akışının dört kaynağı vardır: kıtasal kayaların kimyasal ayrışması, nehir taşımacılığı, kıtasal terrigen silikatların çözünmesi ve denizaltı bazaltları ile hidrotermal sıvı arasındaki çözünmüş silisyum salan reaksiyon. Bu akışların dördü de okyanusun biyojeokimyasal döngüsünde birbiriyle bağlantılıdır, çünkü hepsi başlangıçta yerkabuğunun ayrışmasından oluşmuştur. ⓘ

Her yıl dünya okyanuslarına yaklaşık 300-900 megaton Aeolian tozu bırakılmaktadır. Bu değerin 80-240 megatonluk kısmı partikül silikon formundadır. Okyanusa biriken toplam partikül silikon miktarı, nehir taşımacılığı yoluyla okyanusa giren silikon miktarından daha azdır. Partikül halindeki litojenik silikonun Kuzey Atlantik ve Batı Kuzey Pasifik okyanuslarına havadan girdisi, sırasıyla Sahra ve Gobi Çölü'nden okyanuslara çöken tozun sonucudur. Nehir taşımacılığı, kıyı bölgelerinde okyanusa silisyum akışının ana kaynağı iken, açık okyanustaki silisyum birikimi büyük ölçüde Aiol tozunun çökelmesinden etkilenmektedir. ⓘ

Üretim

96-99 saflıkta silikon, kuvarsit veya kumun yüksek saflıkta kok ile indirgenmesiyle elde edilir. İndirgeme işlemi bir elektrik ark fırınında gerçekleştirilir ve silisyum karbürün (SiC) birikmesini önlemek için fazla miktarda SiO₂ kullanılır:

SiO₂ + 2 C → Si + 2 CO

2 SiC + SiO₂ → 3 Si + 2 CO ⓘ

Ferrosilikon alaşım ⓘ

Silikon dioksitin karbotermal indirgenmesi olarak bilinen bu reaksiyon genellikle düşük miktarda fosfor ve sülfür içeren hurda demir varlığında gerçekleştirilir ve ferrosilikon üretilir. Değişen oranlarda elementer silikon ve demir içeren bir demir-silikon alaşımı olan ferrosilikon, dünya elementer silikon üretiminin yaklaşık %80'ini oluşturmakta olup, elementer silikonun lider tedarikçisi olan Çin, çoğu ferrosilikon formunda olmak üzere 4,6 milyon ton (veya dünya üretiminin 2/3'ü) silikon sağlamaktadır. Çin'i Rusya (610.000 ton), Norveç (330.000 ton), Brezilya (240.000 ton) ve Amerika Birleşik Devletleri (170.000 ton) takip etmektedir. Ferrosilikon öncelikle demir ve çelik endüstrisi (aşağıya bakınız) tarafından demir veya çelikte alaşım ilavesi olarak ve entegre çelik tesislerinde çeliğin oksidasyonunu gidermek için kullanılır. ⓘ

Bazen kullanılan diğer bir reaksiyon, aşağıdaki gibi silisyum dioksitin alüminotermal indirgenmesidir:

3 SiO₂ + 4 Al → 3 Si + 2 Al₂O_{3 ⓘ}

Toz halindeki %96-97 saflıktaki silisyumun su ile süzülmesi sonucunda kimya endüstrisinde kullanılan ~%98,5 saflıkta silisyum elde edilir. Bununla birlikte, yarı iletken uygulamaları için daha da fazla saflık gereklidir ve bu, tetraklorosilan (silikon tetraklorür) veya triklorosilanın indirgenmesinden üretilir. İlki hurda silikonun klorlanmasıyla elde edilirken ikincisi silikon üretiminin bir yan ürünüdür. Bu bileşikler uçucudur ve bu nedenle tekrarlanan fraksiyonel damıtma ile saflaştırılabilir, ardından indirgeyici ajan olarak çok saf çinko metali ile elementel silikona indirgenebilir. Bu şekilde üretilen süngerimsi silikon parçaları eritilir ve daha sonra bölge rafinasyonu ile saflaştırılmadan önce silindirik tek kristaller oluşturmak üzere büyütülür. Diğer yollarda silan veya tetraiyodosilanın termal ayrışması kullanılır (SiI
₄). Kullanılan bir başka süreç de fosfatlı gübre endüstrisinin yaygın bir atık ürünü olan sodyum hekzaflorosilikatın metalik sodyum ile indirgenmesidir: bu oldukça ekzotermiktir ve dolayısıyla dışarıdan yakıt kaynağı gerektirmez. Silikon nanoyapılar, geleneksel metalotermik süreçler veya yanma sentezi yöntemleri kullanılarak doğrudan silikadan üretilebilir. Bu tür nanoyapılı silikon malzemeler, lityum iyon pillerin anotu veya florokatalitik uygulamalar da dahil olmak üzere çeşitli fonksiyonel uygulamalarda kullanılabilir. ⓘ

Hiper ince silikon neredeyse diğer tüm malzemelerden daha yüksek saflıkta üretilir: transistör üretimi silikon kristallerinde 10¹⁰'da 1 parçadan daha az safsızlık seviyeleri gerektirir ve özel durumlarda 10¹²'de 1 parçanın altında safsızlık seviyelerine ihtiyaç duyulur ve ulaşılır. Silikon nanoyapılar, yanma sentezi yaklaşımı kullanılarak silika kumundan doğrudan üretilebilir. Bu tür nanoyapılı silikon malzemeler lityum iyon pillerin (LIB'ler) anotu olarak kullanılabilir. ⓘ

Uygulamalar

Bileşikler

Silisyumun çoğu endüstriyel olarak saflaştırılmadan ve hatta çoğu zaman doğal halinden nispeten daha az işlemden geçirilerek kullanılır. Yerkabuğunun %90'ından fazlası, silisyum ve oksijen bileşikleri olan ve negatif yüklü silikat anyonları yükü dengelemek için katyonlara ihtiyaç duyduğunda genellikle metalik iyonlar içeren silikat minerallerinden oluşur. Bunların birçoğunun kil, silika kumu ve çoğu yapı taşı gibi doğrudan ticari kullanımları vardır. Dolayısıyla, silikonun kullanım alanlarının büyük çoğunluğu ya silikat mineralleri ya da silika (ham silisyum dioksit) olarak yapısal bileşikler şeklindedir. Silikatlar, inşaat harcı ve modern sıvada kullanılan Portland çimentosu (çoğunlukla kalsiyum silikatlardan yapılır) yapımında kullanılır, ancak daha da önemlisi, modern dünyanın en büyük endüstriyel bina projelerinin çoğunun temelini oluşturan betonu yapmak için silika kumu ve çakıl (genellikle granit gibi silikat mineralleri içerir) ile birleştirilir. ⓘ

Silika, bir seramik türü olan ateş tuğlası yapımında kullanılır. Silikat mineralleri, genellikle çeşitli türlerde pişmiş kil mineralleri (doğal alüminyum filosilikatlar) içeren önemli bir ürün sınıfı olan beyaz eşya seramiklerinde de bulunmaktadır. Silikat minerali kaolinite dayanan porselen buna bir örnektir. Geleneksel cam (silika bazlı soda-kireç camı) da aynı şekilde işlev görür ve pencereler ve kaplar için de kullanılır. Buna ek olarak, özel silika bazlı cam elyaflar, optik elyafın yanı sıra yapısal destek için fiberglas ve ısı yalıtımı için cam yünü üretmek için kullanılır. ⓘ

Silikonlar genellikle su yalıtım işlemlerinde, kalıplama bileşiklerinde, kalıp ayırıcı maddelerde, mekanik contalarda, yüksek sıcaklık greslerinde ve mumlarında ve kalafatlama bileşiklerinde kullanılır. Silikon bazen göğüs implantlarında, kontakt lenslerde, patlayıcılarda ve pirotekniklerde de kullanılır. Silly Putty başlangıçta silikon yağına borik asit eklenerek yapılmıştır. Diğer silikon bileşikleri yüksek teknolojili aşındırıcılar ve silisyum karbür bazlı yeni yüksek mukavemetli seramikler olarak işlev görür. Silikon bazı süper alaşımların bir bileşenidir. ⓘ

Alaşımlar

Elementel silikon, ince kesitlerin dökümünde performansı artırmak ve dış havaya maruz kaldığında sementit oluşumunu önlemek için erimiş dökme demire ferrosilikon veya silikokalsiyum alaşımları olarak eklenir. Erimiş demirdeki elementel silisyumun varlığı oksijen için bir yutak görevi görür, böylece her çelik türü için dar sınırlar içinde tutulması gereken çelik karbon içeriği daha yakından kontrol edilebilir. Ferrosilikon üretimi ve kullanımı çelik endüstrisinin bir monitörüdür ve elementel silikonun bu formu son derece saf olmamasına rağmen, dünyadaki serbest silikon kullanımının %80'ini oluşturmaktadır. Silisyum elektrik çeliğinin önemli bir bileşenidir ve çeliğin direncini ve ferromanyetik özelliklerini değiştirir. ⓘ

Silisyumun özellikleri demir dışındaki metallerle alaşımları modifiye etmek için kullanılabilir. "Metalurjik sınıf" silisyum %95-99 saflıkta silisyumdur. Dünya metalurjik saflıktaki silisyum tüketiminin yaklaşık %55'i, özellikle otomotiv endüstrisinde kullanılmak üzere alüminyum parça dökümleri için alüminyum-silisyum alaşımlarının (silumin alaşımları) üretimine gitmektedir. Silisyumun alüminyum dökümündeki önemi, alüminyumdaki oldukça yüksek miktardaki (%12) silisyumun çok az termal büzülme ile katılaşan ötektik bir karışım oluşturmasıdır. Bu, döküm alaşımları katılaşana kadar soğurken stresten oluşan yırtılma ve çatlakları büyük ölçüde azaltır. Silisyum ayrıca alüminyumun sertliğini ve dolayısıyla aşınma direncini önemli ölçüde artırır. ⓘ

Elektronik

Ayna kaplamalı silikon gofret ⓘ

Üretilen temel silikonun çoğu ferrosilikon alaşımı olarak kalır ve sadece yaklaşık %20'si metalürjik saflığa kadar rafine edilir (toplam 1,3-1,5 milyon metrik ton/yıl). Dünya metalürjik sınıf silisyum üretiminin tahmini %15'i yarı iletken saflığına kadar rafine edilmektedir. Bu tipik olarak "dokuz-9" veya %99,9999999 saflıkta, neredeyse hatasız tek kristalli malzemedir. ⓘ

Bu saflıktaki monokristal silikon genellikle Czochralski işlemi ile üretilir ve yarı iletken endüstrisinde, elektronikte ve bazı yüksek maliyetli ve yüksek verimli fotovoltaik uygulamalarda kullanılan silikon gofretleri üretmek için kullanılır. Saf silikon içsel bir yarı iletkendir, yani metallerden farklı olarak elektron deliklerini ve ısı ile atomlardan salınan elektronları iletir; silikonun elektrik iletkenliği daha yüksek sıcaklıklarda artar. Saf silisyum, elektronikte devre elemanı olarak kullanılamayacak kadar düşük bir iletkenliğe (yani çok yüksek bir dirence) sahiptir. Uygulamada, saf silisyum, iletkenliğini büyük ölçüde artıran ve aktif taşıyıcıların sayısını ve yükünü (pozitif veya negatif) kontrol ederek elektriksel tepkisini ayarlayan diğer bazı elementlerin küçük konsantrasyonları ile katkılanır. Bu tür bir kontrol transistörler, güneş pilleri, yarı iletken dedektörler ve bilgisayar endüstrisinde ve diğer teknik uygulamalarda kullanılan diğer yarı iletken cihazlar için gereklidir. Silikon fotonikte silikon, tutarlı ışık üretmek için sürekli dalga Raman lazer ortamı olarak kullanılabilir. ⓘ

Yaygın entegre devrelerde, monokristal silikondan oluşan bir plaka, katkılama yoluyla oluşturulan ve Si yüzeylerinde termal oksidasyon veya yerel oksidasyon (LOCOS) işlemleriyle kolayca üretilen bir yalıtkan olan ince silikon oksit tabakaları ile birbirinden yalıtılan devreler için mekanik bir destek görevi görür. elementin Deal-Grove modeli tarafından tahmin edilebilen uygun koşullar altında oksijene maruz bırakılmasını içerir. Silikon hem yüksek güçlü yarı iletkenler hem de entegre devreler için en popüler malzeme haline gelmiştir çünkü çığ bozulmasına uğramadan en yüksek sıcaklıklara ve en büyük elektriksel aktiviteye dayanabilir (ısı serbest elektronlar ve delikler ürettiğinde bir elektron çığı oluşur, bu da daha fazla akım geçirir ve bu da daha fazla ısı üretir). Buna ek olarak, silikonun yalıtkan oksidi suda çözünmez, bu da belirli üretim tekniklerinde germanyuma (yarı iletken cihazlarda da kullanılabilen benzer özelliklere sahip bir element) göre bir avantaj sağlar. ⓘ

Monokristal silikonun üretimi pahalıdır ve genellikle yalnızca küçük kristal kusurlarının küçük devre yollarına müdahale edebileceği entegre devrelerin üretiminde haklı çıkar. Diğer kullanımlar için, diğer saf silikon türleri kullanılabilir. Bunlar arasında hidrojene amorf silikon ve sıvı kristal ekranlar ve geniş alanlı, düşük maliyetli, ince film güneş pilleri gibi uygulamalarda düşük maliyetli, geniş alanlı elektronik üretiminde kullanılan yükseltilmiş metalurjik dereceli silikon (UMG-Si) bulunmaktadır. Bu tür yarı iletken silikon sınıfları ya biraz daha az saftır ya da monokristal yerine polikristaldir ve monokristal silikon ile karşılaştırılabilir miktarlarda üretilir: Yılda 75.000 ila 150.000 metrik ton. Daha düşük kalite için pazar, monokristal silikondan daha hızlı büyümektedir. 2013 yılına kadar, çoğunlukla güneş pillerinde kullanılan polikristal silikon üretiminin yılda 200.000 metrik tona ulaşacağı tahmin edilirken, monokristal yarı iletken sınıfı silikonun yılda 50.000 tonun altında kalması bekleniyordu. ⓘ

Kuantum noktaları

Silikon kuantum noktaları, hidrojen silseskioksanın ısıl işlemden geçirilerek birkaç nanometreden birkaç mikrona kadar değişen nanokristallere dönüştürülmesiyle oluşturulur ve boyuta bağlı ışıldama özellikleri sergiler. Nanokristaller, parçacık boyutuna bağlı olarak ultra viyole aralığındaki fotonları görünür veya kızılötesi fotonlara dönüştüren büyük Stokes kaymaları sergiler ve sınırlı öz emilimleri nedeniyle kuantum nokta ekranlarında ve ışıldayan güneş konsantratörlerinde uygulamalara izin verir. Kadmiyum veya indiyum yerine silikon bazlı kuantum noktaları kullanmanın bir avantajı da silikonun toksik olmayan, metal içermeyen doğasıdır. Silikon kuantum noktalarının bir başka uygulaması da tehlikeli maddelerin algılanmasıdır. Sensörler, tehlikeli maddenin varlığında fotolüminesansın söndürülmesi yoluyla kuantum noktalarının lüminesans özelliklerinden yararlanır. Tehlikeli kimyasal algılama için kullanılan birçok yöntem vardır ve bunlardan birkaçı elektron transferi, floresan rezonans enerji transferi ve fotoakım üretimidir. Elektron transferi söndürme, en düşük işgal edilmemiş moleküler orbital (LUMO), kuantum noktasının iletim bandından biraz daha düşük enerjide olduğunda meydana gelir ve ikisi arasında elektron transferine izin vererek nanokristaller içindeki deliklerin ve elektronların yeniden birleşmesini önler. Bu etki, en yüksek dolu moleküler orbitali (HOMO) kuantum noktasının değerlik bandı kenarından biraz daha yüksek olan ve elektronların aralarında transferine izin vererek delikleri dolduran ve rekombinasyonu önleyen bir donör molekül ile tersine de elde edilebilir. Floresan rezonans enerji transferi, kuantum noktası ile bir söndürücü molekül arasında bir kompleks oluştuğunda meydana gelir. Kompleks ışığı emmeye devam eder, ancak enerji temel duruma dönüştürüldüğünde bir foton salmaz ve malzemeyi söndürür. Üçüncü yöntem, fotolüminesan görüntüyü izlemek yerine kuantum noktaları tarafından yayılan foto akımı ölçerek farklı bir yaklaşım kullanır. İstenen kimyasalın konsantrasyonu artarsa, nanokristaller tarafından yayılan ışık akımı da buna yanıt olarak değişecektir. ⓘ

Biyolojik rol

Silika hücre duvarıyla çevrili bir diyatom ⓘ

Silisyum silikat formunda kolayca bulunabilmesine rağmen, çok az organizma onu doğrudan kullanır. Diatomlar, radiolaria ve silisli süngerler biyojenik silikayı iskeletleri için yapısal bir malzeme olarak kullanırlar. Daha gelişmiş bitkilerde, silika fitolitler (opal fitolitler) hücrede meydana gelen sert mikroskobik cisimlerdir; pirinç gibi bazı bitkiler büyümeleri için silikona ihtiyaç duyar. Silisyumun bazı bitkilerde bitki hücre duvarı mukavemetini ve yapısal bütünlüğü geliştirdiği gösterilmiştir. ⓘ

Bazı bahçe bitkilerinin kendilerini fungal bitki patojenlerine karşı silisyum ile korudukları bilinmektedir, öyle ki yeterli silisyum beslenmesi eşlik etmediği sürece fungisit uygulaması başarısız olabilir. Silisli bitki savunma molekülleri bazı fitoaleksinleri aktive eder, yani bazıları kazanılmış bağışıklık üreten sinyal maddeleridir. Yoksun bırakıldıklarında, bazı bitkiler diğer savunma maddelerinin üretimini artırarak ikame edecektir. ⓘ

Deniz mikrobiyal etkileri

Diatomlar silisyumu biyojenik silika (BSIO₂) formunda kullanır ve bu silisyum taşıma proteini (SIT) tarafından alınarak ağırlıklı olarak hücre duvarı yapısında frustül olarak kullanılır. Silisyum okyanusa silisik asit veya silikat gibi çözünmüş bir formda girer. Diyatomlar bu silisyum formlarının ana kullanıcılarından biri olduğundan, okyanus boyunca silisyum konsantrasyonuna büyük katkıda bulunurlar. Silisyum, sığ derinliklerdeki diatom üretkenliği nedeniyle okyanusta besin benzeri bir profil oluşturur. Bu nedenle, üst okyanusta daha az silisyum konsantrasyonu ve derin/alt okyanusta daha fazla silisyum konsantrasyonu görülür. ⓘ

Üst okyanustaki diyatome üretkenliği, alt okyanusa ihraç edilen silisyum miktarına katkıda bulunur. Diyatom hücreleri üst okyanusta parçalandığında, demir, çinko ve silisyum gibi besin maddeleri deniz karı adı verilen bir süreçle alt okyanusa getirilir. Deniz karı, çözünmüş organik maddenin dikey olarak karıştırılmasıyla partikül organik maddenin aşağıya doğru transferini içerir. Silisyumun diyatom üretkenliği için çok önemli olduğu ve diyatomların kullanabileceği silisik asit olduğu sürece, diyatomların derin okyanustaki diğer önemli besin konsantrasyonlarına da katkıda bulunabileceği öne sürülmüştür. ⓘ

Kıyı bölgelerinde, diyatomlar başlıca fitoplanktonik organizmalar olarak görev yapar ve biyojenik silika üretimine büyük ölçüde katkıda bulunur. Ancak açık okyanusta, diyatomelerin küresel yıllık silika üretiminde daha az rolü vardır. Kuzey Atlantik ve Kuzey Pasifik subtropikal girdaplarındaki diyatomlar, küresel yıllık deniz silika üretiminin yalnızca %5-7'sine katkıda bulunur. Güney Okyanusu, küresel deniz biyojenik silikasının yaklaşık üçte birini üretmektedir. Güney Okyanusu "biyojeokimyasal bölünme" olarak adlandırılır çünkü bu bölgeden sadece çok küçük miktarlarda silisyum taşınır. ⓘ

İnsan beslenmesi

Silisyumun insan sağlığı için tırnak, saç, kemik ve cilt dokuları için önemli olduğuna dair bazı kanıtlar vardır; örneğin, diyetle daha yüksek silisyum alımı olan menopoz öncesi kadınların daha yüksek kemik yoğunluğuna sahip olduğunu ve silisyum takviyesinin osteoporozlu hastalarda kemik hacmini ve yoğunluğunu artırabileceğini gösteren çalışmalarda. Silisyum, aortun insan vücudunda en fazla miktarda içerdiği elastin ve kolajen sentezi için gereklidir ve temel bir element olarak kabul edilmiştir; bununla birlikte, silisyum çok yaygın olduğundan ve bu nedenle eksiklik semptomlarının yeniden üretilmesi zor olduğundan, esansiyelliğini kanıtlamak zordur. ⓘ

Silisyum şu anda Amerikan Bitki Gıda Kontrol Yetkilileri Birliği (AAPFCO) tarafından "bitki için faydalı madde" statüsüne yükseltilmek üzere değerlendirilmektedir. ⓘ

Güvenlik

İnsanlar işyerinde elementel silikona soluyarak, yutarak veya cilt ya da gözle temas ederek maruz kalabilir. Son iki durumda, silikon tahriş edici olarak hafif bir tehlike oluşturur. Solunması halinde tehlikelidir. Mesleki Güvenlik ve Sağlık İdaresi (OSHA), işyerinde silikona maruz kalma için yasal sınırı sekiz saatlik bir iş gününde 15 mg/m³ toplam maruz kalma ve 5 mg/m³ solunum maruziyeti olarak belirlemiştir. Ulusal Mesleki Güvenlik ve Sağlık Enstitüsü (NIOSH), sekiz saatlik bir iş günü boyunca 10 mg/m³ toplam maruziyet ve 5 mg/m³ solunum maruziyeti için önerilen bir maruziyet sınırı (REL) belirlemiştir. Kristal silika tozunun solunması, akciğerlerin üst loblarında nodüler lezyonlar şeklinde iltihaplanma ve skarlaşma ile belirgin bir mesleki akciğer hastalığı olan silikoza yol açabilir. ⓘ

Silisyum ⓘ

IUPAC adı silicon, Si, 14
Özellikler
Molekül formülü	Si
Molekül kütlesi	28.08553
Görünüm	Katı
Yoğunluk	2.3290 g·cm−3
Erime noktası	1687 K, 1414 °C, 2577 °F
Kaynama noktası	3538 K, 3265 °C, 5909 °F
Belirtilmiş yerler dışında verilmiş olan veriler, Standart sıcaklık ve basınçtadır. (25 °C, 100 kPa)
Bilgi kutusu kaynakları