المپياد جهاني شيمي
 سیلیکُن
سیلیکُنزنگ تفريح شيمي
عنصر کلیدی فناوری‌های نوین قرن بیستم

 

 

 

شما برای اینکه می‌توانید به راحتی از رایانه‌‌‌ی خود استفاده کنید باید ممنون سیلیکُن باشید. این عنصر حیاتی در بسیاری از تراشه‌ها و قطعات الکترونیکی رایانه‌ها موجود است. سیلیکُن همچنین در سواحل گرم و سفید وجود دارد. این ماده یکی از مواد اصلی سازنده‌ی شن و ماسه است. 
 
سیلیکُن هفتمین عنصر فراوان کل عالم و دومین عنصر فراوان کره‌ی زمین، پس از اکسیژن است. حدد بیست و پنج درصد از پوسته‌ی زمین را سیلیکُن به خود اختصاص می‌دهد. از موارد عجیبی که سیلیکُن در آن‌ها وجود دارد می‌توان دستکش آشپزخانه و ایمپلنت‌های کاشتنی در بدن را نام برد. 
 
چه چیزی آنقدر سیلیکُن را مهم کرده است که حتی یک ناحیه‌ی بزرگ در شهر کالیفرنیا را به نام این عنصر نام‌گذاری کرده‌اند؟ در ادامه خواهید دید.
 
مهم‌ترین داده‌های عنصر سیلیکُن عبارت‌ا‌ند ‌از:
 
 
 عدد اتمی (تعداد پروتون‌‌ها در هسته): ۱۴
  نماد اتمی (در جدول تناوبی):Si
  وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۸.۰۹
  حالت فیزیکی در دمای اتاق: جامد
  چگالی: ۲.۳۲۹۶ گرم بر سانتی‌متر مکعب
  نقطه‌‌ی ذوب: ۱۴۱۴ درجه‌‌ی سانتی‌گراد
  نقطه‌‌ی جوش: ۳۲۶۵ درجه‌‌ی سانتی‌گراد 
  تعداد ایزوتوپ‌‌ها (اتم هایی از یک عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۲۴
 فراوان‌ترین ایزوتوپ ها: سیلیکُن ۲۸ (با ۹۲ درصد فراوانی در طبیعت) 
 
سیلیکُن به عنوان یک نیمه‌رسانا:
سیلیکُن به تنهایی در طبیعت دیده نمی‌شود. این عنصر معمولاً در ترکیب با اکسیژن به صورت سیلیکُن دی اکسید یافت می‌شود. نام دیگر این ترکیب سیلیکا است. ماده‌ی کوارتز که به وفور در شن و ماسه موجود است، از سیلیکای غیر کریستالی تشکیل شده است.  سیلیکُن نه فلز است و نه غیر فلز. این عنصر یک شبه‌فلز است که خواص هر دو را دارد. این شبه فلز یک نیمه رسانا است. یعنی الکتریسیته را تا حدی از خود عبور می‌دهد. برخلاف فلزات، در شبه‌ فلزها میزان رسانایی الکتریکی با افزایش دما زیاد می‌شود. 
 
 
 
 
سیلیکُن برای نخستین بار در سال ۱۸۲۴ توسط یک شیمیدان سوئدی به نام یاکوب برسیلیوس (Jöns Jacob Berzelius) خالص‌سازی شد. این دانشمند همچنین عناصر سریم، سلنیوم و توریم را کشف کرده است. برسیلیوس سیلیکا را به همراه پتاسیم حرارت داد تا سیلیکُن خالص به دست آورد. اما امروزه پالایش سیلیکُن به این شکل است که شن و ماسه‌های سیلیکا به همراه کربن حرارت می‌بینند تا سیلیکُن جداسازی شود.
 
سیلیکُن یک عنصر کلیدی برای فناوری‌های مادر است. این فناوری‌ها شامل آجر و سرامیک می‌شود. اما اهمیت اصلی آن در صنعت های‌تک به معنای فناوری‌های ظریف و با دقت فوق‌العاده بالا آشکار می‌شود. سیلیکُن به عنوان یک نیمه‌هادی در ترانزیستورها به کار می‌رود. ترانزیستور در حقیقت ستون فقرات یک سیستم الکترونیکی است. کار این قطعه تقویت و یا تغییر جریان برق است. 
 
سیلیکُن در موارد متعددی در ساخت سلول‌های خورشیدی و تراشه‌های کامپیوتری استفاده می‌شود. «ترانزیستور اثر میدانی فلزاکسید نیمه هادی» یا عبارت مخفف موسفت (MOSFET) یکی از مهم‎ترین اتصالات الکترونیکی است. سیلیکُن به شکل کریستالی و همراه با مقادیر کمی از عنصر بور و یا فسفر در ترانزیستورها به کار می‌رود. این عنصرهای افزوده شده، الکترون‌ها را در سیلیکُن آزاد می‌کنند تا جریان الکتریکی قابل تنظیم برقرار شود. 
 
سیلیکُن خالص یک گاف ایجاد می‌کند که الکترون‌ها را نگه داشته و مانع برقراری جریان برق می‌شود. این حاله شبیه یک کلید برق در حالت خاموش است. برای روشن کردن این کلید، یک فلز را در نزدیکی سیلیکُن قرار می‌دهند. در این حالت، فلز که به منبع انرژی متصل است، تبدیل به الکترود مثبت شده و الکترون‌های سیلیکُن را به خود جذب می‌کند و اجازه می‌دهد آن‌ها در سراسر سیلیکُن جریان پیدا کنند. (علاوه بر سیلیکُن، از سایر شبه‌فلزها نیز در ترانزیستورها استفاده می‌شود.)
 
Silicon Valley
 

مریم درودیان

 

منابع:

 

Live Science

درهمتنیدگی های کوانتمی و سیلیکُن

گام‌های نوی نیم رساناهای الماس پایه

کریستالوگرافی چیست؟

سالروز تولد ترانزیستور

1395/9/3لينک مستقيم

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تاییدانصراف
 المپياد شيمي

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 سايت‌هاي المپياد شيمي
 پيوندها
 بازديدها
كاربران غيرعضو آنلاينكاربران غيرعضو آنلاين:  709
 كاربران عضو آنلاين:  0
  کل كاربران آنلاين:  709