Kisel.html

Isotop	Förekomst	Halv.tid	Typ	Energi (MeV)	Prod.
^{28^Si}	92,23 %	Si, stabil isotop med 14 neutroner
^{29^Si}	4,67 %	Si, stabil isotop med 15 neutroner
^{30^Si}	3,1 %	Si, stabil isotop med 16 neutoner
^{32^Si}	syntetisk	276 år	β^-	0,224 M eV	^{32^P}

SI-enheter & STP används om ej annat angivits

Kisel är ett halvmetalliskt grundämne med atomnumret 14 och det kemiska tecknet Si. Kisel kan i likhet med kol bilda fyra kovalenta bindningar, men är inte lika reaktivt som kol. Rent kisel är kristallint och har en grå metallisk färg. Kisel liknar glas i och med att det är rätt så starkt men mycket skört. Kisel är rätt så inert men reagerar med halogener och baser, dock inte med syror. Kisel har många isotoper, dess masstal kan variera mellan 22 och 44. Den vanligaste isotopen är ²⁸Si (förekomst 92%).

Kisel förekommer aldrig i fri form i naturen men ofta som kiseloxid i sand, lera, granit och kvarts men även i föreningar med kisel, syre och en metall. Kisel har många industriella tillämpningar. Kisel är huvudkomponenten i glas, cement, keramik och de flesta halvledare. Kisel är viktigt grundämne inom biologin, men djur behöver endast små mängder. Kisel är däremot mycket viktigt för växternas metabolism.

På grund av likheterna med kol har det ibland föreslagits att liv baserat på kisel skulle vara möjligt (detta kallas alternativ biokemi). Inget kiselbaserat liv har dock uppstått på jorden, och polymerer av kisel är inte lika stabila som sina organiska motsvarigheter eftersom kiselatomen är mycket större än kolatomen. Kisel kan därför inte bilda lika många föreningar som kol. Kisel har även svårt att bilda dubbelbindningar.

Elektronstruktur hos kisel

Innehåll

1 Historia
2 Användning
- 2.1 Kisel inom legeringar
- 2.2 Kisel som föreningar
3 Förekomst
4 Framställning
5 Se även
6 Källor

redigera Historia

Humphry Davy misstänkte att kvarts var en oxid av ett okänt grundämne och började därför undersöka kvartsen. Han började med att lösa kvartsen i lut och gjorde elektrolys med voltas stapel men det bildades inget ämne med metallisk glans. Gay-Lussac och Thénard framställde kiseltetrafluorid (SiF₄) genom att leda gasformig vätefluorid över kvartspulver. Sedan ledde de kiseltetrafluoriden över varm kaliummetall och de såg en kraftig reaktion. Efter sköljning såg man ett rödbrunt, fast ämne som kanske var orent kisel.

Den som räknas som upptäckaren av kisel är dock Jöns Jacob Berzelius. Han upphettade en blandning av kvarts, järn och kol, och då bildades järnsilicid. Han hällde saltsyra på restprodukten och såg att det bildades mer vätgas än av samma mängd järn som han hade från början. Detta betydde att han måste ha framställt kvartsens "metall". Brezelius framställde nu kiseltetrafluorid och lät den reagera med pottaska och fick då en dubbelfluorid (kaliumhexafluorosilikat K₂SiF₆) som han sedan reducerade med metalliskt kalium och sedan behandlade med vatten.

redigera Användning

Kisel är ofta använt i halvledare som återfinns i bland annat kretskort, dioder och hårddiskar.

redigera Kisel inom legeringar

Ett av de största användningsområdena för kisel i legeringar är med aluminium för att producera lättmetall legeringar som samtidigt har hög hållfasthet, dessa legeringar används ofta i bilar och andra fordon. Över hälften av världskonsumtionen av kisel går till detta ändamål.
Hos halvledare används kisel som har dopats med andra ämnen och det används i bland annat solceller och transistorer.
Ett annat legeringsämne som kisel legeras med är järn, denna legering används för sin höga hållfasthet.

redigera Kisel som föreningar

Det näst största användningsområdet för kisel är i silikon, polymerer av kisel och syre med organiska sidogrupper. Silikon kan användas för att täta fogar och kan också tillämpas inom medicin, bland annat som kontaktlinser och bröstimplantat.
Kiseldioxid har väldigt stor användning eftersom det är en av huvudkomponenterna i betong, cement, keramer och glas.
Kiselkarbid används vid slipning.
Kiseloxid används i solceller

redigera Förekomst

Kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre och om man mäter med vikt tar kisel upp 25,7 % av grundämnena i jordskorpan. Kisel finns oftast i form av kiseldioxid eller i silikatmineral.

Ett av de bästa fyndmineralen för kiseldioxid är vanlig sand.

redigera Framställning

Kisel framställs industriellt genom reduktion av kiseldioxid med kol vid 1900°C i elektronbågugnar.

SiO₂ + C –> Si + CO₂

Flytande kisel samlas då i botten av ugnen och kan tappas av med en renhet av cirka 98 %. Ultrarent kisel kan sedan framställas genom klorering till kiselklorid (SiCl₄) som sedan reduceras med zink sedan gjuts kiselmetallen till stavar som förs genom spolar med högfrekvent växelström, när stavarna förs genom spolarna puttas föroreningar bakåt och rent monokristallint kisel bildas.

Kiselmetall kan också framställas genom reduktion av kiseldioxid med aluminium eller magnesium. När man använder aluminium måste svavel tillsättas till reaktionen för att ge värme åt reaktionen men då bildas giftigt svavelväte vid sköljningen. Men när man använder magnesium bildas brandfarlig silangas vid sköljningen.

SiO₂ + 2Mg –> Si + 2MgO

3SiO₂ + 2Al –> 3Si + 2Al₂O₃

redigera Se även

redigera Källor

Artikeln silicon på engelskspråkiga Wikipedia
www.va.se

Wikimedia Commons har media som rör Kisel