Silizium (Si) ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 14. Es ist ein Halbmetall und gehört zur Gruppe 14 im Periodensystem. Silizium ist das zweithäufigste Element in der Erdkruste und ist grundlegend für sowohl Technologie als auch Geologie.
1. Einführung in Silizium
Silizium besitzt 14 Protonen, typischerweise 14 Neutronen und 14 Elektronen. Es kommt in der Natur nicht frei vor, sondern findet sich in großen Mengen als Silikate und Quarz. Es spielt eine Schlüsselrolle bei der Herstellung von Elektronik und Glas sowie in biologischen und geologischen Prozessen.
2. Physikalische und chemische Eigenschaften
Silizium ist ein gräuliches, glänzendes Halbmetall, das spröde ist und eine kristalline Struktur besitzt. Es verhält sich bei niedrigen Temperaturen wie ein Nichtleiter, aber bei höheren Temperaturen wie ein Halbleiter – was es ideal für die Elektronik macht.
- Schmelzpunkt: 1.414 °C
- Siedepunkt: 3.265 °C
- Halbleiter – elektrische Leitfähigkeit kann gesteuert werden
Chemisch ist Silizium relativ stabil, kann aber mit Halogenen und starken Basen reagieren.
3. Isotope von Silizium
Natürliches Silizium besteht aus drei stabilen Isotopen:
- Silizium-28 (²⁸Si): ca. 92,2 %
- Silizium-29 (²⁹Si): ca. 4,7 %
- Silizium-30 (³⁰Si): ca. 3,1 %
Alle Isotope sind stabil und werden in der Forschung und bei fortschrittlichen Materialanalysen verwendet.
4. Industrielle Anwendungen
Silizium ist eines der am häufigsten verwendeten Elemente in moderner Technologie und Industrie:
| Anwendung | Beschreibung |
| Elektronik und Solarzellen | Wird in Halbleiterchips, Transistoren und Solarmodulen aufgrund seiner steuerbaren Leitfähigkeit verwendet. |
| Baumaterialien | Kommt in Zement, Beton und Glas in Form von Siliziumdioxid (SiO₂) vor. |
| Keramik und Optik | Wird in hitzebeständigen und optischen Materialien wie Quarz- und Silikatglas eingesetzt. |
| Legierungen | Silizium wird Aluminiumlegierungen zugesetzt, um die Gießeigenschaften zu verbessern. |
5. Biologische Bedeutung und Vorkommen
Silizium kommt in der Erdkruste als Silikate und Quarz vor und macht etwa 27 % ihrer Masse aus. Es ist für den Menschen nicht essentiell, spielt aber eine gewisse Rolle im Bindegewebe und in den Knochen. Bei Pflanzen und bestimmten Meeresorganismen (Diatomeen) ist Silizium am Aufbau von Zellwänden und Skelettstrukturen beteiligt.
