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실리콘은 금속일까요?
Apr 07,2023
규소는 주기율표에서 탄소의 바로 옆에 위치한 원소입니다. 지각의 4분의 1 이상을 차지하며, 원자 번호는 14이고 기호는 Si입니다. 규소는 최외각 전자껍질에 전자 4개를 가진 원소들이 속한 14족 원소에 속합니다. 단단하고 부서지기 쉬운 청회색 금속 광택을 지닌 결정성 고체입니다. 세라믹과 벽돌부터 반도체, 태양 전지, 컴퓨터 칩, 방수 시스템, 그리고 인기 있는 강철 합금인 페로실리콘 제조에 이르기까지 다양한 일반 제품에 사용됩니다. 하지만 반짝이는 금속 광택에도 불구하고 규소는 금속도 비금속도 아닙니다.
원소의 특성 이해
원소의 특성을 이해하는 것은 각 원소의 고유한 특성, 분류, 용도, 건강 및 환경적 고려 사항을 이해하는 데 중요합니다.
주기율표는 원소들을 전자 배열, 화학적 특성 및 원자 번호에 따라 분류하는 표입니다. 원소는 주기라고 하는 행과 족이라고 하는 열에 배치됩니다. 원자의 최외각 껍질에 있는 입자의 수와 같이 유사한 전자 배열을 가진 원소는 기본적으로 동일한 유형의 결합을 형성합니다. 일부 원소는 다른 원소보다 더 귀중하며, 그 전자 구성은 간단한 구성으로 분해될 수 없습니다.
규소의 역사적 분류
규소 는 처음 발견되었을 때 금속 광택과 우수한 열전도성 때문에 금속으로 분류되었습니다. 그러나 일부 원소를 금속으로 만드는 특성, 즉 연성과 전성이 부족한 것으로 밝혀졌습니다. 또한 특정 조건 하에서만 전기를 전도하는 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 과학자들은 주기율표에서 규소의 분류를 재고해야 했습니다. 그러나 원자 번호와 전자 배열에 따라 결정되는 족과 주기는 동일하게 유지되었습니다.
주기율표에서 규소는 어디에 있습니까?
규소는 주기율표의 14족 원소입니다. 이는 탄소족으로 알려져 있습니다. 탄소 아래 행에 위치하며, 두 원소 모두 거의 동일한 전자 배열을 가지고 있습니다. 사실, 두 원소는 다양한 특성을 공유하기 때문에 종종 혼동됩니다. 그러나 규소는 준금속이고 탄소는 비금속입니다. 또한 탄소는 규소보다 반응성이 더 크고 많은 화합물을 형성합니다.
준금속이란 무엇입니까?
규소, 안티몬, 붕소 등과 같은 주기율표의 일부 원소는 금속이자 비금속입니다. 이러한 원소는 준금속으로 알려져 있습니다. 기본적으로 금속처럼 보이지만 비금속의 화학적 거동을 나타냅니다. 특정 조건에서는 금속처럼 작용하고 다른 조건에서는 비금속처럼 작용합니다. 예를 들어, 규소는 특정 상태에서는 전기의 부도체이고 다른 상태에서는 도체입니다. 일반적으로 인정되는 준금속은 6가지가 있습니다. 규소, 비소, 붕소, 폴로늄, 텔루르, 안티몬입니다. 주기율표에서 비금속과 금속을 구분하는 지그재그 선에서 찾을 수 있습니다.
주기율표에서 비금속과 금속을 구분하는 지그재그 선에 위치해 있습니다.
왜 규소는 준금속입니까?
규소는 중간적인 성질을 가지고 있기 때문에 준금속입니다. 대부분의 금속과 마찬가지로 상온에서 단단하고 부서지기 쉽고 광택이 있지만 같은 조건에서 전기의 좋은 도체는 아닙니다. 또한 금속처럼 전성과 연성이 없습니다. 쉽게 부서집니다.
규소의 준금속적 특성
앞서 언급했듯이 규소는 중간적인 성질을 가지고 있으며, 이로 인해 준금속적 특성을 나타냅니다. 규소의 준금속적 특성에는 다음과 같은 것들이 있습니다:
반짝이는 금속 광택
규소는 섭씨 1410도(화씨 2570도)에서 녹고 섭씨 3265도(화씨 5859도)에서 끓습니다. 이 때문에 상온에서 단단하고 광택이 유지됩니다. 일반적으로 청회색입니다. 부서짐 비금속과 마찬가지로 규소는 쉽게 부서집니다. 결정의 규칙적이고 반복적인 원자 배열로 인해 전성과 연성이 없고 부서지기 쉬운 고체입니다.
그리고 패턴이 한 방향으로 강도를 높이지만 다른 방향으로는 약해집니다. 인장 응력을 받으면 쉽게 부서집니다. 그러나 부서지기 쉬운 성질은 집적 회로 제조에 사용될 때 유용합니다. 제조 과정에서 트랜지스터가 손상되는 것을 방지합니다.
반도체 특성
규소는 특정 조건에서만 전기를 전도합니다. 온도 또는 도입된 불순물에 따라 달라집니다. 후자는 도핑으로 알려져 있으며, 인과 붕소와 같은 도너 또는 억셉터 불순물을 도입하는 것을 포함합니다. 그러나 전도도는 가열에 따라 증가할 수도 있습니다. 온도를 높이면 원자가 전자가 전도대(conduction band)로 이동하여 원소가 전기를 전도할 수 있게 됩니다.
화학적 반응성
규소는 양성의 화학적 거동을 나타냅니다. 그러나 상온에서는 비교적 불활성이며 가열될 때만 반응하기 시작하여 산소, 할로겐 및 인과 쉽게 결합합니다. +2와 +4의 산화 상태를 가질 수 있으며, 후자가 가장 일반적이며 대부분의 화합물에서 원소가 발견되는 상태입니다.
규소의 중합체에는 다음이 포함됩니다.
실란
기본적으로 실란은 규소 수소화물입니다. 공기 중에서 매우 반응성이 높고 쉽게 발화합니다. 강력한 환원제입니다.
규화물
규화물은 구조적으로 붕화물과 탄화물과 유사합니다. 일반적으로 규소가 더욱 양성인 원소와 결합할 때 형성됩니다. 생성되는 화학 결합은 전도성 금속과 같은 형성에서 이온성 또는 공유 결합까지 다양합니다. 일반적인 규화물에는 CoSi2, NiSi2, FeSi2 및 MoSi2가 있습니다.
실리카
실리카는 이산화규소(SiO2)로 지각에서 가장 풍부한 화합물이며, 지각 질량의 약 27%를 차지합니다. 석영, 유리, 모래 등의 형태로 존재합니다. 앞서 언급했듯이 전자는 광택이 있고 회색이며 후자는 갈색 분말입니다. 실리카는 유리, 실리콘 칩, 시멘트 및 세라믹 제조에 널리 사용됩니다. 또한 고무 및 플라스틱 충전제로도 사용됩니다.
할로겐화물
할로겐화물은 규소와 탄화규소가 할로겐과 반응하여 사할로겐화규소를 생성할 때 형성됩니다. 사할로겐화규소는 물에서 가수분해되어 무색의 휘발성 액체를 형성합니다. 규소 할로겐화물의 예로는 사불화규소(SiF4), 사염화규소(SiCl4) 및 사브롬화규소(SiBr4)가 있습니다. 이들은 플라스틱, 실리콘 및 반도체 제조를 포함한 다양한 산업 분야에 사용됩니다.
규산
규산은 규소가 산소와 수소와 반응하여 형성되는 수화된 실리카 겔입니다. 일반적으로 무색의 약산이며 때때로 물에 용해됩니다. 규산은 생체 광물화에 중요한 역할을 합니다.
규소의 용도
규소의 중간적인 성질은 전자 제품부터 건축 및 건설에 이르기까지 광범위한 응용 분야에서 유용하게 만듭니다.
전자 제품에서의 규소
규소는 온도를 높이거나 도핑제를 도입하여 전기를 전도하도록 만들 수 있습니다. 이는 다음과 같은 전자 응용 분야에서 유용하게 만듭니다:
- 컴퓨터 칩: 실리콘은 트랜지스터를 만드는 데 사용됩니다. 트랜지스터는 논리 게이트의 필수 구성 요소입니다. 컴퓨터가 명령을 실행하고, 데이터를 저장하고, 계산을 수행하는 등의 작업을 가능하게 합니다. 제조업체는 실리콘의 반도체 특성과 풍부함을 활용하여 소형, 비용 효율적이고 효율적인 트랜지스터를 생산합니다. 예를 들어 집적 회로는 여러 개의 트랜지스터를 포함하는 반도체입니다. TV, 컴퓨터, 스마트폰 등에 통합될 수 있습니다.
- 태양 전지: 이 장치는 천연 에너지를 전기로 변환하는 데 유용합니다. 실리콘을 사용하면 효율적이고 저렴한 태양 전지를 생산할 수 있습니다.
- 실리콘은 다이오드를 만드는 데 사용됩니다. 다이오드는 특정 방향으로 전류가 흐르도록 합니다. 이러한 장치의 응용 분야에는 전원 공급 장치, 증폭기 및 신호 처리 구성 요소가 있습니다.
- LED: 대부분의 현대 가정에서 여러 LED 장치를 볼 수 있습니다. LED의 작동 원리는 전류가 흐를 때 다양한 강도의 빛을 발하는 것입니다. LED 전자 제품의 예로는 신호등, 손전등, 건물 조명 등이 있습니다.
합금 형성에서의 실리콘
실리콘의 또 다른 일반적인 용도는 합금 생산입니다. 실리콘은 용융점 감소, 취성 개선, 내식성 향상, 용융 및 절단 공정 용이성 등의 특성을 가지고 있습니다. 몇 가지 실리콘 합금은 다음과 같습니다:
- 알루미늄-실리콘 합금. 이러한 합금은 우수한 연성, 저밀도 및 내구성과 같은 유익한 특성을 가지고 있습니다. 알루미늄-실리콘 합금은 압출, 주조 및 단조와 같은 성형 공정에 적합합니다.
- 구리-실리콘 합금. 이러한 합금은 우수한 강도, 우수한 전도성 및 내산화성 덕분에 열교환기, 전기 도체 및 지붕재와 같은 응용 분야에서 인기가 있습니다.
- 철-실리콘 합금. 다른 실리콘 합금과 마찬가지로 이 합금도 연성이 좋고 견고하며 내구성이 뛰어나 스테인리스강, 강철 및 주철을 사용하는 공정에 적용할 수 있습니다.
벽돌 및 세라믹에서의 실리콘
실리콘 중합체인 실리카는 세라믹 및 벽돌 제조업체에서 인기가 있습니다. 실리카는 녹지 않고 고온을 견딜 수 있으므로 벽돌과 세라믹의 내구성, 강도, 매끄러움, 내화학성 및 내열성이 향상됩니다. 예로는 실리카 벽돌, 내화 벽돌, 유약 벽돌 및 자기가 있습니다.
유리 제조에서의 실리콘
실리콘은 유리 제조에도 유용합니다. 일반적으로 과학자들은 모래를 녹여 유리를 만드는 데 사용되는 실리콘을 얻습니다. 실리콘은 열팽창률이 낮기 때문에 온도 변화에 따라 유리의 모양, 부피, 밀도 또는 면적이 변하지 않습니다.
실리콘은 유해한가요?
실리콘은 일반적으로 원소 형태로 더 안전합니다. 그러나 다량의 이산화규소를 흡입하면 폐에 해를 끼칠 수 있습니다. 액체 실리콘도 체내에 주입되면 위험합니다. 알레르기 반응에도 주의하십시오. 알레르기 병력이 있는 경우 실리콘 재료를 사용하기 전에 의사와 상담하십시오.
결론
전자 및 건설 산업에서 실리콘과 실리콘 합금에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 실리콘은 금속 및 비금속 특성을 모두 가지고 있어 이러한 응용 분야 및 기타 응용 분야에서 유용합니다. Oushi Metal은 세계 최고의 실리콘 및 실리콘 제품 제조업체 및 공급업체 중 하나입니다.
당사는 저영향 공정을 사용하여 실리콘을 생산하며 가능한 가장 순수한 형태로 제공합니다. 프로젝트에 가장 적합한 실리콘 제품을 선택하는 데 대한 자세한 내용과 도움이 필요하면 언제든지 당사 팀에 문의하십시오.
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