物理

[元素周期表] 硅

硅 (Silicon)

1. 基本信息
   • 元素符号: Si
   ◦ 原子序数: 14
   ◦ 原子量: 28.085
   ◦ 位置: 位于元素周期表第三周期，第IVA族（第14族）。
   ◦ 电子构型: [Ne] 3s² 3p²

2.原子结构
• 类金属: 性质介于金属和非金属之间。
• 半导体: 最重要的半导体材料，可通过掺杂改变其导电性。
• 常见氧化态: 最常见且稳定的氧化态为+4。

3.物理性质
• 外观: 常温下呈暗蓝色金属光泽的脆性固体（晶体硅）。
• 密度: 2.33 g/cm³（晶体硅）。
• 熔点和沸点: 熔点1414°C，沸点3265°C。
• 其他特性: 硬度高，性脆，热导率较高。

4.化学性质
• 空气反应: 常温下稳定，高温下能与氧气反应生成二氧化硅。
• 酸反应: 不溶于大多数酸，但溶于氢氟酸和碱液。
• 碱反应: 能与强碱反应生成硅酸盐并放出氢气。
• 特征反应: 高温下能与卤素、碳等非金属反应。

5.存在与制备
• 自然界存在: 地壳中含量第二丰富的元素（约28%），主要以二氧化硅和硅酸盐形式存在。
• 主要矿物: 石英（SiO₂）、长石、云母、黏土等。
• 工业制法:
◦ 冶金级硅: 在电弧炉中用碳还原二氧化硅制得。
◦ 电子级硅: 将冶金级硅转化为三氯氢硅等挥发性化合物，经提纯和化学气相沉积得到高纯多晶硅。