Silikon (Silisyum)

Özellikler

Silikon, "Si" kısaltması ile sembolize edilen ve atom numarası 14 olan kimyasal bir elementtir. Mavi-gri metalik bir parlaklığa sahip, sert, kırılgan ve kristal bir katıdır. Dört değerlik elektrona sahiptir ve yarı iletken özellik göstermektedir. Periyodik tabloda 14. grupta yer alır. Tepkimeye girmeye pek yatkın değildir.

Jöns Jakob Berzelius, ilk olarak 1823 yılında silikonu hazırlayıp saf formda karakterize edebilmiştir. Silikonun oksijenle tepkimeye girmesi sonucu oluşan oksitler, silikatlar olarak bilinen bir anyon ailesi oluşturur. Sırasıyla 1414 °C ve 3265 °C olan erime ve kaynama noktaları, borun ardından tüm metaloidler ve ametaller arasında en yüksek sıcaklıklar olarak bilinmektedir.

Silikon, kütle olarak evrendeki en yaygın sekizinci element olsa da, yeryüzünde saf halde nadiren bulunur. Yine de yerkabuğunun yaklaşık %90'ından fazlası silikat minerallerinden oluşur ve bu da silikonu yeryüzünde oksijenden sonra en bol bulunan ikinci element (kütlece yaklaşık %28) yapar. Silikon doğal bir elementtir ve her yıl yüzey sularına biyolojik kaynaklı 240 teramol silikon eklenmektedir ve bunların %3 kadarı birikmektedir.^[1]

Bulunma Sıklığı ve Üretimi

Silikon; hidrojen, helyum, karbon, nitrojen, oksijen ve neondan sonra evrende en çok bulunan yedinci elementtir. Yerkabuğunun kütle bakımından %27,2'sini oluşturur. Bu özelliği ile yerkabuğunun yaklaşık %45,5'lik kütlesini oluşturan oksijenden sonra ikinci sırada yer alır. Dünya kütlesinin %31,5'ini oluşturan çekirdek, yaklaşık olarak Fe₂₅Ni₂Co_0.1S₃ bileşiği ile ifade edilir.^[2]

Manto ise, Dünya kütlesinin %68,1'ini oluştururken, çoğunlukla yoğun oksitler ve silikatlardan oluşur. Bir diğer yandan, %96-99 saflıkta silikon, sadece kuvarsit veya kumun saf kök ile indirgenmesiyle oluşturulabilir. İndirgeme işlemi, silisyum karbürün (SiC) birikmesini önlemek için aşırı miktarda SiO₂ kullanılan bir elektrik ark fırınında gerçekleştirilir.^[2]

Uygulama ve Kullanım Alanları

Bileşiklerde

Çoğu silikon, endüstriyel olarak saflaştırılmadan ya da çok az miktarda işlenerek kullanılır. Silikatlar ise, inşaat harcı, modern sıva, silika kumu ve çakıl yapımında kullanılır.^[2]

Alaşımlarda

İnce malzemelerin dökümünde performansı artırmak ve havaya maruz kaldığında sementit oluşumunu önlemek için, eriyik haldeki dökme demire ferrosilikon veya silikokalsiyum alaşımları ile saf silikon eklenir. Erimiş demirde saf silikonun varlığı, oksijen için bir havuz görevi görür. Böylelikle çelik türlerinin hemen hemen hepsi için kontrol altında tutulması gereken karbon miktarı, istenildiği gibi sınırlandırılabilir. Ferrosilikon üretimi ve kullanımı, çelik endüstrisinin en önemli örneklerinden biridir. Bu şekilde kullanılan silikon büyük ölçüde saf olmasa da, dünyadaki serbest silikon kullanımının %80'ini oluşturur. Silikon, aynı zamanda iletken çeliklerin önemli bir bileşeni olarak bilinir çünkü çeliğin direncini ve ferromanyetik özelliklerini önemli bir şekilde değiştirir.

Tarihi

Yer kabuğundaki silikon bolluğu sayesinde, doğal silikon esaslı malzemeler binlerce yıldır kullanılıyor.

• Silikon, eski Mısırlılar ve Çinliler gibi farklı uygarlıklar tarafından boncuklar ve küçük vazolar üretmek için kullanılıyordu.
• Silika içeren cam, ilk olarak MÖ 1500 yılında Mısırlılar ve Fenikeliler tarafından kullanıldı.
• Doğal silikat bileşikleri, eski uygarlıklarda konutların inşası için kullanılan çeşitli harçlarda da yaygın olarak bulunuyordu.^[4]

Etimolojisi

Silikon, adını çakmaktaşı veya sert taş anlamına gelen Latince "silex" kelimesinden alır. Başlangıçta "silisyum" olarak adlandırılan elementin adı, karbon ve bor gibi element isimlerine daha benzer olması amacıyla, 1800'lerin başında "silikon" olarak değiştirildi.^[3] Daha fazla bilgiyi buradaki yazımızdan alabilirsiniz.

Önlem ve Güven

Soluyarak, yutarak veya temas (deri, göz) yoluyla saf silikona maruz kalınabilir. Temas durumunda silikon, tahriş edici bir etki gösterse de büyük bir tehlike oluşturmaz. Solunması ve yutulması oldukça tehlikelidir.^[5]

Kristalin silika tozunun solunması, akciğerlerin üst loblarında nodüler lezyonlar şeklinde iltihaplanma oluşturabilir. Bir diğer yandan, silika tozunun solunması, bir akciğer hastalığı olan silikoza yol açabilir.^[6] Bu ve benzeri hastalıkların önüne geçmek için koruyucu maske kullanmak hayati bir öneme sahiptir.

İlginç Bilgiler ve Diğer

• Saf silikon elmasla aynı kristal yapıya sahiptir.
• Silikon, yüksek bir saflık oranına sahipken oldukça parlak bir katı formundadır. Metal gibi görünmesine rağmen, bir metaloid olarak sınıflandırılır. Yani elektriği yalnızca belirli koşullar altında iletir. Bu da silikonu elektronik endüstrisi için çok uygun hale getirir.
• İnsanlar tarafından yapılan eski keskin çakmaktaşlı aletler silika içeriyordu. Taş Devri'nde, bu aletlerin arasına av araçları (oklar ve mızraklar gibi) ve ahşap işleme aletleri (kazma ve balta gibi) girdi.
• 2015 yılında, yarı iletken malzeme uygulamaları için 65 milyon m²'den fazla silikon malzeme kullanıldı.^[3] Bu, yaklaşık olarak 1000 futbol sahası kadar silikon kullanımı anlamına gelmektedir.