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Okt 18

Silizium

NMR- Daten

Isotop  29Si Natürliche Häufigkeit (%)  4.6932
Spin 1/2 Magnetisches Moment μ/μN  -0.96179
Magnetogyrisches Verhältnis
γ/107rad s-1T-1
 -5.3190 Frequenzverhältnis
Ξ/%
 19.867187
Standard  SiMe4 Probenbedingungen  CDCl3, φ=1%
Empfindlichkeit relativ zu 1H  3.68-10-4 Empfindlichkeit relativ zu 13C  2.16
Larmor Frequenzen (MHZ) vs. Bruker Feldstärken (Tesla)
7.04925 9.39798 11.7467 14.0954
 59.627  79.495  99.362  119.229
16.4442 17.6185 18.7929 19.9673
 139.096 149.030  158.963  168.897
21.1416 22.3160 23.4904
 178.831  188.764  198.698

Historisches

1822 wurde Silizium von J. J. Berzelius als amorphes Silizium entdeckt. Der Name des Elementes leitet sich von der lateinischen Bezeichnung für Kieselstein silex bzw. silicis.

Allgemeine Eigenschaften

Reines, kristallisiertes Silizium (das sogenannte a- Silizium) bildet dunkelgraue, undurchsichtige und stark glänzende Oktaeder. Diese sind hart und spröde und schmelzen bei 1410°C unter Verringerung des Volumens. Neben dem kristalliserten Silizium sind eine Reihe Hochdruckmodifikationen bekannt.

PolCC BY-SA 3.0

Polykristallines Silizium
Quelle: Wikipedia
Lizenz: CC BY-SA 3.0

An der Luft bildet Silizium eine passivierende Oxidschicht (ähnlich dem Aluminium) aus. Mit Fluor reagiert es dagegen schon bei Zimmertemperatur unter Feuererscheinungen. In Säuren ist Silizium (außer in salpetersaurehaltiger Flußsäure) ebenfalls durch die Ausbildung einer SiO2– Schutzschicht praktisch unlöslich. In heißen Laugen löst sich Silizium dagegen leicht unter Wasserstoffbildung und Energieabgabe.

Vorkommen

Silizium ist nach dem Sauerstoff das häufigste Element. Jedoch kommt es nicht in elementarer Form vor, sondern wegen seiner hohen Affinität zu Sauerstoff in Form von Silikaten bzw. Sand.

Darstellung

Technisch wird Silizium durch Reduktion im Lichtbogen gewonnen.

si-1

 

 

Im Labormaßstab wird am besten Magnesium als Reduktionsmittel angewandt.

si-2

 

 

Das hochreine Silizium für die Halbleiterindustrie wird durch thermische Reduktion von destillativ gereinigtem Silicochloroform HSiCl3 bei 1000°C mit Wasserstoff gewonnen.

si-3

 

 

Die so gewonnenen Siliziumstäbe werden dann durch Zonenschmelzen weiter gereinigt.

Verwendung

Weite Verwendung findet Silizium in der Halbleiterindustrie für Computerchips, Photovoltaik etc.

Allgemeine Daten

Ordnungszahl: 14 rel. Atommasse: 28,0855 Oxydationszahl: 4
Elekronenkonfiguration:

(Ne)3s2p2

reagiert nicht mit Luft
reagiert nicht mit Wasser
1.Ionisierungsenergie: 786 kJ*mol-1
Elektronenaffinität: -178,2 kJ*mol-1 Elektronegativität: 1,90 Atomradius: 1,46 (quantenchemischer Wert für das freie Atom) in 10-10m
kovalenter Radius: 1,17 * 10-10m Ionenradius: (+4) 0,40 * 10-10m elektr. Leitfähigkeit: —
Kristallstruktur: Diamantgitter Schmelzpunkt: 1685 K Siedepunkt: 3540 K
Dichte: 2,33 g*cm-3 bei 298K Spez. Wärmekapazität: 0,71 Jg-1K-1

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