คุณสมบัติทางเคมีของโลหะซิลิกอน

คุณสมบัติทางเคมีของซิลิคอนโลหะ (โลหะซิลิกอน):

ภาพรวมการเกิดปฏิกิริยา:

ค่อนข้างไม่มีปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้องเนื่องจากชั้นออกไซด์พื้นผิวบาง (SIO₂)

ทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ

ปฏิกิริยากับออกซิเจน:

High-Temperature Oxidation (>900 องศา):

SI+O2 → SIO2SI+O2 → SIO2

รูปแบบซิลิกอนไดออกไซด์ (ซิลิกา) ชั้นป้องกันที่ช้าลงออกซิเดชันต่อไป

การเผาไหม้ในออกซิเจนบริสุทธิ์:สร้างความร้อนและแสงที่รุนแรง

ปฏิกิริยากับฮาโลเจน:

คลอรีน (Cl₂):

si +2 cl2 → sicl4si +2 cl2 → sicl4

Silicon tetrachloride (ของเหลวระเหย) ที่ ~ 300 องศา

ฟลูออรีน (F₂):ทำปฏิกิริยาระเบิดที่อุณหภูมิห้อง:

si +2 f2 → sif4si +2 f2 → sif4

ความต้านทานกรด:

เฉื่อยต่อกรดส่วนใหญ่:ไม่ทำปฏิกิริยากับ hcl, h₂so₄หรือhno₃ที่อุณหภูมิห้อง

กรดไฮโดรฟลูออริก (HF):

Si +6 HF → H2SIF 6+2 H2 ↑ Si +6 HF → H2 SIF6 +2 H2 ↑

ละลายซิลิกอนก่อตัวเป็นกรด hexafluorosilicic และก๊าซไฮโดรเจน

ปฏิกิริยาอัลคาไล:

ฐานที่แข็งแกร่ง (เช่น NaOH):

si +2 naoh+h2o → na2sio 3+2 h2 ↑ Si +2 naoh+h2 o → na2 siO3 +2 H2 ↑

ผลิตโซเดียมซิลิเกต (แก้วน้ำ) และก๊าซไฮโดรเจน

ปฏิกิริยากับโลหะ:

การก่อตัวของโลหะผสม:ทำปฏิกิริยากับโลหะหลอมเหลว (เช่นอลูมิเนียม, เหล็ก) เพื่อสร้างซิลิไซด์ (เช่น FESI, ALSI)

การลดตัวแทน:ใช้เพื่อลดออกไซด์ของโลหะในโลหะวิทยา (เช่นการผลิตแมกนีเซียม)

ปฏิกิริยาอุณหภูมิสูง:

ด้วยคาร์บอน:

Si+C→>1700°CSiCSi+C>1700 องศา sic

รูปแบบซิลิกอนคาร์ไบด์ (เซรามิกที่มีความแข็งมาก)

ด้วยไนโตรเจน:

3Si+2N2→>1300°CSi3N43Si+2N2​>1300 องศา SI3 N4

รูปแบบซิลิกอนไนไตรด์ (ใช้ในเซรามิกที่มีความแข็งแรงสูง)

การก่อตัวของไฮไดรด์:

ทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้าง silanes (เช่นSih₄, monosilane):

Si +2 H2 → SIH4SI +2 H2 → SIH4

Silanes เป็น Pyrophoric (Ignite ตามธรรมชาติในอากาศ)

พฤติกรรมทางเคมีไฟฟ้า:

ทำหน้าที่เป็นเซมิคอนดักเตอร์ในระบบเคมีไฟฟ้า

อโนไดซ์ฟอร์มซิลิกอนที่มีรูพรุน (ใช้ในเซ็นเซอร์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์)

ปฏิกิริยาที่ขึ้นอยู่กับความบริสุทธิ์:

ซิลิคอนเกรดโลหะ (ความบริสุทธิ์ ~ 98%):มีสิ่งสกปรก (Fe, Al, CA) ที่กระตุ้นปฏิกิริยา

Electronic-Grade Silicon (>ความบริสุทธิ์ 99.99%):ความเสถียรทางเคมีที่สูงขึ้นเนื่องจากสิ่งสกปรกน้อยที่สุด

แอพพลิเคชั่นหลักที่เชื่อมโยงกับคุณสมบัติทางเคมี:

อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์:การควบคุมปฏิกิริยาของซิลิกอนเป็นพิเศษช่วยให้สามารถยาสลบ (เช่นโบรอนหรือฟอสฟอรัส)

การผลิตซิลิโคน:ทำปฏิกิริยากับเมธิลคลอไรด์เพื่อสร้างคลอโรซิเลเนสซึ่งเป็นสารตั้งต้นสำหรับซิลิโคน

เซลล์แสงอาทิตย์:Surface Passivation (SiO₂ Layer) ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

อัลลอยด์:เพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อนในอลูมิเนียมและเหล็ก