硅

硅
14Si
C ↑ 硅 ↓ Ge 元素周期表 鋁 ← 硅 → 磷
外观
深灰色晶體狀，反光時表面帶藍色 矽的光譜線
概况
名称 · 符号 · 序数	硅 · Si · 14
元素类别	類金屬
族 · 週期 · 区	14 · 3 · p
标准原子质量	28.085（1）
电子排布	[Ne] 3s2 3p2 2, 8, 4
历史
预测	安托万-洛朗·德·拉瓦锡（1787年）
发现	永斯·贝采利乌斯（1823年）
首次得到单质	永斯·贝采利乌斯（1823年）
命名	托马斯·汤姆森（1817年）
物理性质
状态	固體
密度（接近室温）	2.3290 g·cm−3
熔点时液体密度	2.57 g·cm−3
熔点	1687 K，1414 °C，2577 °F
沸点	3538 K，3265 °C，5909 °F
熔化热	50.21 kJ·mol−1
汽化热	359 kJ·mol−1
比热容	19.789 J·mol−1·K−1
蒸汽压
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k 于 T (K) 1908 2102 2339 2636 3021 3537
原子性质
氧化态	4, 3, 2, 1 -1, -2, -3, -4 （兩性氧化物）
电负性	1.90（鲍林标度）
电离能 （更多）	第一：786.5 kJ·mol−1
	第二：1577.1 kJ·mol−1
	第三：3231.6 kJ·mol−1
原子半径	111 pm
共价半径	111 pm
范德华半径	210 pm
杂项
晶体结构	钻石
磁序	反磁性
电阻率	（20 °C）103Ω·m
热导率	149 W·m−1·K−1
膨胀系数	（25 °C）2.6 µm·m−1·K−1
声速（细棒）	（20 °C）8433 m·s−1
杨氏模量	130-188 GPa
剪切模量	51-80 GPa
体积模量	97.6 GPa
泊松比	0.064 - 0.28
莫氏硬度	7
CAS号	7440-21-3
带隙能量（300 K）	1.12 eV
最稳定同位素
主条目：硅的同位素
同位素 丰度 半衰期 DM DE（MeV） DP 28Si 92.23% 28Si带14个中子稳定 29Si 4.67% 29Si带15个中子稳定 30Si 3.1% 30Si带16个中子稳定 32Si 痕量 153 y β− 13.020 32P

硅（台湾、港澳称作矽，旧讹作釸）（Silicon）是一种化学元素，它的化学符号是Si，它的原子序数是14，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。硅原子有四个外围电子，与同族的碳相比，硅的化学性质更为稳定。硅是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。

性状

结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

同素异形体

同素异形体有两种，一种为暗棕色无定形粉末，用镁使二氧化硅还原而得，性质比较活泼，能够在空气中燃烧，称为无定形硅；另一种为性质稳定的晶体（结晶硅），是用炭在电炉中使二氧化硅还原而得。

石英，其主要成分為二氧化矽

发现

1787年，拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。然而在1800年，戴维将其错认为一种化合物。1811年，盖-吕萨克和Thénard可能已经通过将单质钾和四氟化硅混合加热的方法制备了不纯的无定形硅。1823年，硅首次作为一种元素被贝采利乌斯发现，并于一年后提炼出了无定形硅，其方法与盖-吕萨克使用的方法大致相同。他随后还用反复清洗的方法将单质硅提纯。

名称由来

英文中的silicon一词，来自拉丁文的silex, silicis，意思为燧石（即火石，富含硅元素）。

民國初期，西方化学知识传入中国，当时的学者们考虑到silicon这种元素在土壤中居多，便参考畦（土壤之意）字將此元素音譯为「硅」而令其讀為「xì」（圭旁確可讀xi音，与当时的畦字同音。又，实际上「硅」本為「砉」之異體字，讀作huò）。然而當時注音符號尚未推廣普及，一般大眾多誤讀為guī。由於化學元素譯詞除中國原有命名者，多用音譯，化學學會注意到此問題，於是又創「矽」字避免誤讀。港台沿用「矽」字至今。

1953年2月，中國大陸的中国科学院召开了一次全国性的化学物质命名扩大座谈会，有學者認為「矽」与另外的化学元素「锡」和「硒」同音，易混淆，應該修改。最終大會通过并公布改回原名字「硅」並讀「guī」，不使用「硅」字的原本讀法xì。有趣的是，矽肺與矽钢片等民间常用詞彙至今仍常用矽字（在大陸讀作xī）。在香港，兩用法皆有，但「矽」較通用。

日文與韓文中則稱之為「硅素」，也可寫成「珪素」。

分布

硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，广泛存在于硅酸盐和硅石中。

制备

工业上，通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得：

SiO₂ + 2C → Si + 2CO

这样制得的硅纯度为97~98%，叫做粗硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的純硅。如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。

同位素

已发现的硅的同位素共有12种，包括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是稳定的，其他同位素都带有放射性。

用途

硅是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和積體電路。还可以合金的形式使用（如硅铁合金），用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、矽氧烷、硅烷。

化合物

• 碳化矽，用於半導體、避雷針、電路元件、高溫應用、紫外光偵檢器、結構材料、天文、碟剎、離合器、柴油微粒濾清器、細絲高溫計、陶瓷薄膜、裁切工具、加熱元件、核燃料、珠寶、鋼、護具、觸媒擔體等領域。
• 二氧化矽，是沙和石英的主要成分。在半導體和太陽能板等應用中，是目前主要的原料。
• 矽烷，在醫學和工業領域有著廣泛的應用。
• 四氯化矽，應用在半導體工業和光電池中。

外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室
• EnvironmentalChemistry.com —— 硅（英文）