תכונות כימיות של סיליקון מתכתי (מתכת סיליקון):
סקירת תגובתיות:
יחסית לא מגיב בטמפרטורת החדר בגלל שכבת תחמוצת פני השטח הדקה (SiO₂).
מגיב במרץ בטמפרטורות גבוהות או בתנאים ספציפיים.
תגובות עם חמצן:
High-Temperature Oxidation (>900 מעלות):
SI+O2 → SIO2SI+O2 → SIO2
יוצר סיליקון דו חמצני (סיליקה), שכבת מגן שמאטה חמצון נוסף.
בעירה בחמצן טהור:מייצר חום ואור עז.
תגובות עם הלוגנים:
כלור (CL₂):
Si +2 CL2 → SICL4SI +2 CL2 → SICL4
סיליקון טטרכלוריד (נוזל נדיף) נוצר ב ~ 300 מעלות.
פלואור (F₂):מגיב בפיצוץ בטמפרטורת החדר:
Si +2 f2 → sif4si +2 f2 → sif4
עמידות בפני חומצה:
אינרטי לרוב החומצות:לא מגיב עם HCl, H₂SO₄ או HNO₃ בטמפרטורת החדר.
חומצה הידרופלואורית (HF):
Si +6 hf → h2sif 6+2 h2 ↑ si +6 hf → h2 sif6 +2 h2 ↑
ממיס סיליקון ויוצר חומצה hexafluorosilicic וגז מימן.
תגובות אלקלי:
בסיסים חזקים (למשל, NaOH):
Si +2 NaOH+H2O → Na2sio 3+2 H2 ↑ Si +2 NaOH+H2 O → Na2 SiO3 +2 H2 ↑
מייצר נתרן סיליקט (זכוכית מים) וגז מימן.
תגובות עם מתכות:
היווצרות סגסוגת:מגיב עם מתכות מותכות (למשל, אלומיניום, ברזל) ליצירת סילציות (למשל, FESI, ALSI).
צמצום סוכן:משמש להפחתת תחמוצות מתכת במטלורגיה (למשל, ייצור מגנזיום).
תגובות בטמפרטורה גבוהה:
עם פחמן:
Si+C→>1700°CSiCSi+C>1700 מעלות
יוצר סיליקון קרביד (קרמיקה עם קשיות קיצונית).
עם חנקן:
3Si+2N2→>1300°CSi3N43Si+2N2>1300 מעלות SI3 N4
יוצר סיליקון ניטריד (משמש בקרמיקה בעלת חוזק גבוה).
היווצרות הידריד:
מגיב עם מימן בטמפרטורות גבוהות ליצירת סילאנים (למשל, Sih₄, מונוסילן):
Si +2 H2 → Sih4si +2 H2 → Sih4
סילאנים הם פירופוריים (הצתה באופן ספונטני באוויר).
התנהגות אלקטרוכימית:
משמש כמוליך למחצה במערכות אלקטרוכימיות.
אנודיזציה יוצרת סיליקון נקבובי (המשמש בחיישנים ואופטואלקטרוניקה).
תגובתיות תלויה טוהר:
סיליקון בכיתה מטלורגית (~ 98% טוהר):מכיל זיהומים (Fe, Al, Ca) המזרזים תגובות.
Electronic-Grade Silicon (>99.99% טוהר):יציבות כימית גבוהה יותר עקב זיהומים מינימליים.
יישומי מפתח המקושרים לתכונות כימיות:
תעשיית מוליכים למחצה:התגובה המבוקרת של סיליקון אולטרה-טהור מאפשרת סמים (למשל, עם בורון או זרחן).
ייצור סיליקון:מגיב עם מתיל כלוריד ליצירת כלורוסילנים, מבשרים לסיליקונים.
תאים סולאריים:פסיבציה פני השטח (שכבת SiO₂) משפרת את היעילות.
סגסוגות:משפר את עמידות הכוח והתנגדות קורוזיה באלומיניום ובפלדה.
