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硅的简介

发现简史编辑

硅

[1]

1787年,拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。[2]
1800年,戴维将其错认为一种化合物[2]
1811年盖-吕萨克泰纳尔(Thenard, Louis Jacques)加热钾和四氟化硅得到不纯的无定形硅,根据拉丁文silex(燧石)命名为silicon。[2]
1811年,Gay-Lussac和Thenard以矽(硅)的四氟化物与碱土金属反应,发现在反应当中生成赤褐色的化合物(可能是含不纯物无定形的矽)。[3]
1823年,硅首次作为一种元素被永斯·雅各布·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。
1823年,Berzelius以氧化矽(硅)的粉末,加以的混和物在高温下加热,得到矽(硅)化铁。但是为了抽取纯的矽(硅),他使用矽(硅)-氟-钙的化合物,干烧之后得到的固体,加水分解得到纯的矽(硅)。[3]
发现硅的荣誉归属于瑞典化学家Jöns Jacob Berzelius,在斯德哥尔摩(瑞典首都)于1824年,他通过加热氟硅酸钾和钾获取了硅。这个产物被硅酸钾污染,但他把它放在水中搅拌,会与之反应,因此得到了相对纯净的硅粉末。
1824年永斯·雅各布·贝采利乌斯用同样的方法,但经过反复洗涤除去其中的氟硅酸,得到纯无定形硅。[2]
结晶性的矽则到了1854年才被提炼出来。矽(硅)的拉丁文是silicium,意为"坚硬之石"。[3]
1854年H·S·C·德维尔第一次制得晶态硅。 [2]
单晶硅及抛光硅片

单晶硅及抛光硅片[2]

硅名称的由来:英文silicon,来自拉丁文的silex,silicis,意思为燧石(火石)。 民国初期,学者原将此元素译为“硅”而令其读为“xi(圭旁确可读xi音)”(又,“硅”字本为“砉”字之异体,读huo)。然而在当时的时空下,由于拼音方案尚未推广普及,一般大众多误读为gui。由于化学元素译词除中国原有命名者,多用音译,化学学会注意到此问题,于是又创 “矽”字避免误读。台湾沿用“矽”字至今。中国大陆在1953年2月,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,有学者以“矽”与另外的化学元素“锡”和“硒”同音易混淆为由,通过并公布改回原名字“硅”并读“gui”,但并未意识到其实“硅”字本亦应读xi音。有趣的是,矽肺与矽钢片等词汇至今仍用矽字。在香港,两用法皆有,但“矽”较通用。[4]

2矿藏分布编辑

硅的DFT能带结构

硅的DFT能带结构[5]

硅的丰度,引起早期化学家的兴趣。矽(硅)在地球表面的含量仅次于氧,占有将近28%.但是矽(硅)元素并非较早被发现的元素,那是因为从矽(硅)的氧化物中要将矽还原出来是一件非常困难的事。
硅约占地壳总重量的25.7%,仅次于氧。在自然界中,硅都以含氧化合物形式存在,其中较简单的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是纯硅石的变体。矿石和岩石中的硅氧化合物统称硅酸盐,较重要的有长石KAlSi3O8、高岭土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、钠沸石Na2(Al2Si3O10)·2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO43、锆石英ZrSiO4和绿柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸盐岩石风化后的产物。[2]
基于硅材料的电子产品

基于硅材料的电子产品[6]

硅在自然界分布很广,在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素,以石英砂和硅酸盐出现。
硅在地壳中的含量是除氧外较多的元素。如果说碳是组成一切有机生命的基础,那么硅对于地壳来说,占有同样的位置,因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。长石云母黏土橄榄石角闪石等等都是硅酸盐类;水晶玛瑙碧石蛋白石石英、砂子以及燧石等等都是硅石。可是,硅与氧、碳不同,在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。[7]