Kemijska svojstva metalnog silicija (silikonski metal):
Pregled reaktivnosti:
Relativno nereaktivno na sobnoj temperaturi zbog tankog sloja površinskog oksida (SiO₂).
Snažno reagira na povišene temperature ili u određenim uvjetima.
Reakcije s kisikom:
High-Temperature Oxidation (>900 stupnjeva):
Si+O2 → SiO2SI+O2 → SiO2
Tvori silicij dioksid (silicijev dioksid), zaštitni sloj koji usporava daljnju oksidaciju.
Izgaranje u čistom kisiku:Proizvodi intenzivnu toplinu i svjetlost.
Reakcije s halogenima:
Klor (cl₂):
Si +2 cl2 → sicl4si +2 cl2 → sicl4
Silikonski tetraklorid (isparljiva tekućina) formira se na ~ 300 stupnjeva.
Fluor (f₂):Reagira eksplozivno na sobnoj temperaturi:
Si +2 f2 → sif4si +2 f2 → sif4
Otpornost na kiselinu:
Inertno većini kiselina:Ne reagira s HCl, H₂so₄ ili Hno₃ na sobnoj temperaturi.
Hydrofluorska kiselina (HF):
Si +6 Hf → H2Sif 6+2 H2 ↑ Si +6 HF → H2 Sif6 +2 H2 ↑
Otapa silicij, formirajući heksafluorosilnu kiselinu i vodikov plin.
Alkalne reakcije:
Snažne baze (npr. NaOH):
Si +2 NaOH+H2O → Na2Sio 3+2 H2 ↑ Si +2 NaOH+H2 O → Na2 SiO3 {{11} ↑ H2 ↑
Proizvodi natrijev silikat (vodeni staklo) i vodikov plin.
Reakcije s metalima:
Formiranje legura:Reagira s rastopljenim metalima (npr. Aluminij, željezo) kako bi nastao silicidi (npr. Fesi, Alsi).
Smanjenje agenta:Koristi se za smanjenje metalnih oksida u metalurgiji (npr. Proizvodnja magnezija).
Reakcije visoke temperature:
S ugljikom:
Si+C→>1700°CSiCSi+C>1700 stupnjeva sic
Tvori silicijev karbid (keramika s ekstremnom tvrdoćom).
S dušikom:
3Si+2N2→>1300°CSi3N43Si+2N2>1300 stupnjeva SI3 N4
Tvori silicijev nitrid (koristi se u keramici visoke čvrstoće).
Formiranje hidrida:
Reagira s vodikom na visokim temperaturama kako bi nastao silane (npr. Sih₄, monosilan):
Si +2 h2 → sih4si +2 h2 → sih4
Silani su pirofor (zapalite spontano u zraku).
Elektrokemijsko ponašanje:
Djeluje kao poluvodič u elektrokemijskim sustavima.
Anodizacija tvori porozni silicij (koji se koristi u senzorima i optoelektronici).
Reaktivnost ovisna o čistoći:
Metalurški silicij (~ 98% čistoća):Sadrži nečistoće (Fe, Al, CA) koje kataliziraju reakcije.
Electronic-Grade Silicon (>99,99% čistoća):Veća kemijska stabilnost zbog minimalnih nečistoća.
Ključne aplikacije povezane s kemijskim svojstvima:
Industrija poluvodiča:Ultra-pure silicij-kontrolirana reaktivnost omogućuje doping (npr. S borom ili fosforom).
Silikonska proizvodnja:Reagira s metil kloridom kako bi nastao klorosilani, prekursori za silikone.
Solarne ćelije:Pasivizacija površine (SIO₂ sloj) poboljšava učinkovitost.
Legure:Povećava otpornost na čvrstoću i koroziju u aluminiju i čeliku.
