硅（Silicon），是一種化學(xué)元素，化學(xué)符號(hào)是Si，舊稱矽。原子序數(shù)14，相對(duì)原子質(zhì)量28.0855，有無(wú)定形硅和晶體硅兩種同素異形體，屬于元素周期表上第三周期，IVA族的類金屬元素。

硅也是極為常見的一種元素，然而它極少以單質(zhì)的形式在自然界出現(xiàn)，而是以復(fù)雜的硅酸鹽或二氧化硅的形式，廣泛存在于巖石、砂礫、塵土之中。硅在宇宙中的儲(chǔ)量排在第八位。在地殼中，它是第二豐富的元素，構(gòu)成地殼總質(zhì)量的26.4%，僅次于第一位的氧（49.4%）。

硅的豐度，引起早期化學(xué)家的興趣。矽（硅）在地球表面的含量?jī)H次于氧，占有將近28%.但是矽（硅）元素并非最早被發(fā)現(xiàn)的元素，那是因?yàn)閺奈ü瑁┑难趸镏幸獙⑽€原出來(lái)是一件非常困難的事。

硅約占地殼總重量的25.7%，僅次于氧。在自然界中，硅通常以含氧化合物形式存在，其中最簡(jiǎn)單的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是純硅石的變體。礦石和巖石中的硅氧化合物統(tǒng)稱硅酸鹽，較重要的有長(zhǎng)石KAlSi3O8、高嶺土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、鈉沸石Na2(Al2Si3O10)·2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、鋯石英ZrSiO4和綠柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。?[1]?

硅在自然界分布很廣，在地殼中的原子百分含量為16.7%。是組成巖石礦物的一個(gè)基本元素，以石英砂和硅酸鹽出現(xiàn)。

硅在地殼中的含量是除氧外最多的元素。如果說(shuō)碳是組成一切有機(jī)生命的基礎(chǔ)，那么硅對(duì)于地殼來(lái)說(shuō)，占有同樣的位置，因?yàn)榈貧さ闹饕糠侄际怯珊璧膸r石層構(gòu)成的。這些巖石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。長(zhǎng)石、云母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類；水晶、瑪瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。

物理性質(zhì)

硅原子結(jié)構(gòu)三維圖

有無(wú)定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色，無(wú)定形硅為黑色，密度2.32-2.34g/cm3，熔點(diǎn)1410℃，沸點(diǎn)2355℃，晶體硅屬于原子晶體。不溶于水、硝酸和鹽酸，溶于氫氟酸和堿液。硬而有金屬光澤。

原子核外電子排布：1s22s22p? 3s23p2

晶胞類型：立方金剛石型；

晶胞參數(shù)：20℃下測(cè)得其晶胞參數(shù)a=0.543087nm；

顏色和外表：深灰色、帶藍(lán)色調(diào)；

采用納米壓入法測(cè)得單晶硅（100）的E為140～150GPa；

電導(dǎo)率：硅的電導(dǎo)率與其溫度有很大關(guān)系，隨著溫度升高，電導(dǎo)率增大，在1480℃左右達(dá)到最大，而溫度超過(guò)1600℃后又隨溫度的升高而減小。

化學(xué)性質(zhì)

硅有明顯的非金屬特性，可以溶于堿金屬氫氧化物溶液中，產(chǎn)生（偏）硅酸鹽和氫氣。

硅原子結(jié)構(gòu)二維圖

硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序數(shù)為Z=14，核外有14個(gè)電子。電子在原子核外，按能級(jí)由低硅原子到高，由里到外，層層環(huán)繞，這稱為電子的殼層結(jié)構(gòu)。硅原子的核外電子第一層有2個(gè)電子，第二層有8個(gè)電子，達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。最外層有4個(gè)電子即為價(jià)電子，它對(duì)硅原子的導(dǎo)電性等方面起著主導(dǎo)作用。

正因?yàn)楣柙佑腥绱私Y(jié)構(gòu)，所以有其一些特殊的性質(zhì)：最外層的4個(gè)價(jià)電子讓硅原子處于亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這些價(jià)電子使硅原子相互之間以共價(jià)鍵結(jié)合，由于共價(jià)鍵比較結(jié)實(shí)，硅具有較高的熔點(diǎn)和密度；化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，常溫下很難與其他物質(zhì)（除氟化氫和堿液以外）發(fā)生反應(yīng)；硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。

加熱下能同單質(zhì)的鹵素、氮、碳等非金屬作用，也能同某些金屬如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般無(wú)機(jī)酸中，可溶于堿溶液中，并有氫氣放出，形成相應(yīng)的堿金屬硅酸鹽溶液，于赤熱溫度下，與水蒸氣能發(fā)生作用。

制取方法

硅的制取裝置?[2]??

實(shí)驗(yàn)室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉，再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得單質(zhì)硅。這種方法制得的都是不夠純凈的無(wú)定形硅，為棕黑色粉末。工業(yè)上生產(chǎn)硅是在電弧爐中還原硅石（SiO2含量大于99%）。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時(shí)，能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低（0.3%～0.8%），采用質(zhì)量高的硅石（SiO2大于99%），可直接煉出制造硅鋼片用的高質(zhì)量硅。高純的半導(dǎo)體硅可在1200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4制得。超純的單晶硅可通過(guò)直拉法或區(qū)域熔煉法等制備。?[1]?

用鎂還原二氧化硅可得無(wú)定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業(yè)中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而制得。