Xem mã nguồn của Silic

{{Hộp thông tin silic}}
'''Silic''' ([[Tiếng Anh]]: ''silicon'') là một [[nguyên tố hóa học]] trong [[bảng tuần hoàn|bảng tuần hoàn nguyên tố]] có ký hiệu '''Si''' và [[số nguyên tử]] bằng 14

Nó là nguyên tố phổ biến sau [[oxy]] trong [[vỏ Trái Đất]] (25,8 %), cứng, có màu xám sẫm - ánh xanh kim loại, là [[á kim]] có hóa trị +4.

== Thuộc tính ==
Trong dạng tinh thể, silic có màu xám sẫm ánh kim. Mặc dù là một nguyên tố tương đối trơ, silic vẫn có phản ứng với các [[halogen]] và các chất kiềm loãng, nhưng phần lớn [[acid]] (trừ tổ hợp [[acid nitric]] và [[Acid hydrofluoric|acid flohiđric]]) không tác dụng với nó. Silic nguyên tố truyền khoảng hơn 95% các bước sóng hồng ngoại. Tinh thể silic nguyên chất hiếm tìm thấy trong tự nhiên, thông thường nó nằm trong dạng [[silic dioxide]] (SiO<sub>2</sub>). Các tinh thể silic nguyên chất tìm thấy trong tạp chất của [[vàng]] hay [[dung nham]] núi lửa. Nó có hệ số kháng nhiệt âm.

Silic hoạt động hóa học kém hơn [[cacbon]] là nguyên tố tương tự nó về mặt hóa học. Nó có trong [[đất sét]], [[feldspat|fenspat]], [[đá hoa cương|granit]], [[thạch anh]] và [[cát]], chủ yếu trong dạng [[silic dioxide|dioxide silic]] (hay silica) và các [[silicat]] (Các hợp chất chứa silic, oxy và kim loại trong dạng R-SiO<sub>3</sub>).

== Lịch sử ==

Silic (tên [[Latinh]]: ''silex'', ''silicis'' có nghĩa là [[đá lửa]]) lần đầu tiên được nhận ra bởi [[Antoine Lavoisier]] năm [[1787]], và sau đó đã bị [[Humphry Davy]] vào năm [[1800]] cho là hợp chất. Năm [[1811]] [[Gay Lussac]] và [[Thénard]] có lẽ đã điều chế ra [[silic vô định hình]] không nguyên chất khi nung nóng [[kali]] với [[tetraflorua silic]] SiF<sub>4</sub>. Năm [[1824]] [[Berzelius]] điều chế [[silic vô định hình]] sử dụng phương pháp giống như của Lussac. Berzelius cũng đã làm tinh khiết sản phẩm bằng cách rửa nó nhiều lần.

Vì silic là nguyên tố quan trọng trong các thiết bị bán dẫn và công nghệ cao, nên khu vực công nghệ cao ở [[California]] được đặt tên là ''Silicon Valley'' (Thung lũng Silicon), tức đặt tên theo nguyên tố này.

== Ứng dụng ==
Silic là nguyên tố rất có ích, là cực kỳ cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. [[Dioxide silic]] trong dạng cát và đất sét là thành phần quan trọng trong chế tạo [[bê tông]] và [[gạch (hóa học)|gạch]] cũng như trong sản xuất [[xi măng Portland]]. Silic là nguyên tố rất quan trọng cho thực vật và động vật. Silica dạng nhị nguyên tử phân lập từ nước để tạo ra lớp vỏ bảo vệ [[tế bào]]. Các ứng dụng khác có:

* [[Gốm]]/[[men gốm|men sứ]] - Là [[vật liệu chịu lửa]] sử dụng trong sản xuất các vật liệu chịu lửa và các silicat của nó được sử dụng trong sản xuất men sứ và đồ gốm.
* [[Thép]] - Silic là thành phần quan trọng trong một số loại thép.
* [[Đồng thau]] - Phần lớn đồng thau được sản xuất có chứa [[hợp kim]] của [[đồng]] với silic.
* [[Thủy tinh (hóa học)|Thủy tinh]] - Silica từ cát là thành phần cơ bản của thủy tinh. Thủy tinh có thể sản xuất thành nhiều chủng loại đồ vật với những thuộc tính lý học khác nhau. Silica được sử dụng như vật liệu cơ bản trong sản xuất kính cửa sổ, đồ chứa (chai lọ), và sứ cách điện cũng như nhiều đồ vật có ích khác.
* [[Giấy nhám]] - Carbide silic là một trong những vật liệu mài mòn quan trọng nhất.
* Vật liệu [[chất bán dẫn|bán dẫn]] - Silic siêu tinh khiết có thể trộn thêm [[asen]], [[bo]], [[gali]] hay [[phosphor]] để làm silic dẫn điện tốt hơn trong các [[tranzito|transistor]], [[pin mặt trời]] hay các thiết bị bán dẫn khác được sử dụng trong công nghiệp điện tử và các ứng dụng kỹ thuật cao (hi-tech) khác.
* Trong các photonic - Silic được sử dụng trong các [[laser]] để sản xuất ánh sáng đơn sắc có bước sóng 456&nbsp;nm.
* Vật liệu y tế - Silicon là hợp chất dẻo chứa các liên kết [[silic-oxy]] và [[silic-cacbon]]; chúng được sử dụng trong các ứng dụng như nâng ngực nhân tạo và lăng kính tiếp giáp (kính úp tròng).
* LCD và pin mặt trời - [[Silic vô định hình]] có hứa hẹn trong các ứng dụng như điện tử chẳng hạn chế tạo [[màn hình tinh thể lỏng]] (LCD) với giá thành thấp và màn rộng. Nó cũng được sử dụng để chế tạo pin mặt trời.
* Xây dựng - Silica là thành phần quan trọng nhất trong gạch vì tính hoạt hóa thấp của nó. Ngoài ra nó còn là một thành phần của [[xi măng]].

== Sự phổ biến ==
Silic là thành phần cơ bản của các loại [[aerolit]] là một loại của các thiên thạch và của các [[tektit]] là dạng tự nhiên của thủy tinh.

Theo khối lượng, silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ hai sau [[oxy]]. Silic nguyên tố không tìm thấy trong tự nhiên. Nó thường xuất hiện trong các oxide và silicat. Cát, [[amêtít]], [[agat|mã não]] (''agate''), [[thạch anh]], [[tinh thể rắn|đá tinh thể]], [[đá lửa]], [[jatpe]], và [[opan]] là những dạng tự nhiên của silic dưới dạng oxide. [[Đá hoa cương|Granit]], [[amiăng]], [[feldspat|fenspat]], [[đất sét]], [[hoócblen]], [[mica]] là những dạng khoáng chất silicat.

== Sản xuất ==
Silic được sản xuất công nghiệp bằng cách nung nóng silica siêu sạch trong lò luyện bằng hồ quang với các [[điện cực]] cacbon. Ở nhiệt độ trên 1900&nbsp;°C, Silic lỏng được thu hồi ở đáy lò, sau đó nó được tháo ra và làm nguội. Silic sản xuất theo công nghệ này gọi là silic loại luyện kim và nó ít nhất đạt 99% tinh khiết. Năm 2000, silic loại này có giá khoảng $ 0,56 trên một pao ($1,23/kg). [http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silicon/760301.pdf].
== Làm tinh khiết ==
Việc sử dụng silic trong các thiết bị bán dẫn đòi hỏi phải có độ tinh khiết cao hơn so với sản xuất bằng phương pháp trên. Có một số phương pháp làm tinh khiết silic được sử dụng để sản xuất silic có độ tinh khiết cao.

=== Phương pháp vật lý ===
Các kỹ thuật làm tinh khiết silic đầu tiên dựa trên cơ sở thực tế là nếu silic nóng chảy và sau đó đông đặc lại thì những phần cuối khi đông đặc bao giờ cũng chứa nhiều tạp chất. Các phương pháp sớm nhất để làm tinh khiết silic, lần đầu tiên được miêu tả năm [[1919]] và sử dụng trong một số hữu hạn nền tảng để sản xuất các thành phần của [[ra đa|rađa]] trong Đại chiến thế giới lần thứ hai, bao gồm việc đập vỡ silic phẩm chất công nghiệp và hòa tan từng phần bột silic trong [[acid]]. Khi bị đập vỡ, silic bị làm vỡ để những khu vực có nhiều tạp chất yếu hơn sẽ nằm ra phía ngoài của các hạt silic được tạo ra, chúng sẽ bị acid hòa tan, để lại sản phẩm tinh khiết hơn.

Trong khu vực nung chảy, phương pháp đầu tiên làm tinh khiết silic được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, các thỏi silic phẩm cấp [[công nghiệp]] được nung nóng tại một đầu. Sau đó, nguồn nhiệt chuyển động rất chậm dọc theo [[chiều dài]] của thỏi, giữ cho chỉ một đoạn ngắn của thỏi nóng chảy và silic được làm nguội và tái [[đông đặc]] ở phía sau nó. Vì phần lớn các tạp chất có xu hướng nằm trong phần nóng chảy hơn là trong phần tái đông đặc, nên khi quá trình này kết thúc, phần lớn tạp chất của thỏi sẽ chuyển về đầu nóng chảy sau cùng. Đầu này sau đó bị cắt bỏ, và quy trình này được lặp lại nếu muốn có silic với phẩm cấp cao hơn.

=== Phương pháp hóa học ===
Ngày nay, silic được làm sạch bằng cách chuyển nó thành các hợp chất silic để dễ dàng làm tinh khiết hơn là làm tinh khiết trực tiếp silic, và sau đó chuyển hợp chất của nó trở lại thành silic nguyên chất. [[Triclorosilan]] là hợp chất của silic được sử dụng rộng rãi nhất như chất trung gian, mặc dầu [[tetrachloride silic]] và [[silan]] cũng được sử dụng. Khi các khí này được thổi qua silic ở nhiệt độ cao, chúng phân hủy để tạo ra silic có độ tinh khiết cao.

Trong [[công nghệ Siemens]], các thỏi silic có độ tinh khiết cao được đưa vào triclorosilan ở nhiệt độ 1150&nbsp;°C. Khí triclorosilan phân hủy và lắng đọng silic bổ sung trên thỏi, làm to nó theo phản ứng sau:

:2HSiCl<sub>3</sub> → Si + 2HCl + SiCl<sub>4</sub>

Silic sản xuất từ phương pháp này và các công nghệ tương tự gọi là ''[[silic đa tinh thể]]''. Silic đa tinh thể thông thường có tạp chất ở mức một phần tỷ hoặc thấp hơn.

Cùng thời gian đó, [[DuPont]] đã sản xuất silic siêu sạch bằng cách cho [[tetrachloride silic]] phản ứng với hơi [[kẽm]] nguyên chất ở nhiệt độ 950&nbsp;°C, theo phản ứng:

:SiCl<sub>4</sub> + 2Zn → Si + 2ZnCl<sub>2</sub>

Tuy nhiên, kỹ thuật này đã vấp phải những vấn đề thực tế (chẳng hạn như sản phẩm phụ [[chloride kẽm]] đông đặc lại và dính vào sản phẩm) và cuối cùng nó đã bị bỏ đi để sử dụng chỉ mỗi công nghệ Siemens.

== Tinh thể hóa ==
[[Công nghệ Czochralski]] thông thường được sử dụng để sản xuất các tinh thể silic đơn có độ tinh khiết cao để sử dụng trong các thiết bị bán dẫn bằng silic ở trạng thái rắn.

== Đồng vị ==
Silic có chín [[đồng vị]], với số A từ 25 đến 33. Si<sup>28</sup> (đồng vị phổ biến nhất, 92,23%), Si<sup>29</sup> (4,67%) và Si<sup>30</sup> (3,1%) là ổn định; Si<sup>32</sup> là đồng vị phóng xạ sản xuất bằng phân rã [[agon]]. Chu kỳ bán rã của nó, được xác định là khoảng 276 năm, và nó phân rã bằng bức xạ [[beta]] thành P<sup>32</sup> (có cả chu kỳ bán rã 14,28 năm) và sau đó thành Si<sup>32</sup>.

== Cảnh báo ==
Các bệnh nghiêm trọng về [[phổi]] được biết đến như [[bệnh bụi phổi|bệnh nhiễm silic]] (''silicosis'') thường gặp ở những người thợ mỏ, cắt đá và những người phải làm việc trong môi trường nhiều bụi silic.

== Tham khảo ==
{{Tham khảo}}
* [http://periodic.lanl.gov/elements/14.html Los Alamos National Laboratory – Silicon] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060715163207/http://periodic.lanl.gov/elements/14.html |date=2006-07-15 }}

== Liên kết ngoài ==
{{thể loại Commons|Silicon}}
* [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Si/index.html WebElements.com – Silicon]
* [http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Si.html EnvironmentalChemistry.com – Silicon]
* [http://mineral.galleries.com/minerals/elements/silicon/silicon.htm Mineral.Galleries.com – Silicon] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20081016062601/http://mineral.galleries.com/minerals/elements/silicon/silicon.htm |date = ngày 16 tháng 10 năm 2008}}
{{Bảng tuần hoàn thu gọn}}

[[Thể loại:Nguyên tố hóa học]]
[[Thể loại:Á kim]]
[[Thể loại:Vật liệu bán dẫn]]
[[Thể loại:Hợp chất silic]]
[[Thể loại:Bán dẫn]]
[[Thể loại:Phi kim]]
[[Thể loại:Khoáng vật tự sinh]]