سيليكون Si

الاكتشاف

استُخدمت السيليكا، ثاني أكسيد السيليكون، منذ عصور ما قبل التاريخ في صورة أدوات الصوان، ثم في صنع الزجاج والفخار. وشكّ أنطوان لافوازييه عام 1787 في أن السيليكا أكسيد لعنصر لم يُكتشف بعد، وحاول همفري ديفي تفكيكها فأخفق.

ربما أنتج جوزيف لويس غي-لوساك ولويس جاك تينار سيليكونًا غير متبلور وغير نقي عام 1811، لكن الاكتشاف يُنسب عمومًا إلى الكيميائي السويدي يونس ياكوب برزيليوس الذي سخّن عام 1824 فلوروسيليكات البوتاسيوم مع البوتاسيوم ونقّى الناتج فحصل على سيليكون غير متبلور. وحضّر هنري سانت كلير دوفيل السيليكون البلوري لأول مرة عام 1854.

بدأت الأهمية الحديثة للسيليكون في منتصف القرن العشرين. فقد سمحت طرق تنمية البلورات الأحادية الكبيرة والتنقية المنطقية بأن يحل السيليكون محل الجرمانيوم في الترانزستورات، وظهرت أولى الدوائر المتكاملة السيليكونية نحو عام 1960.

أصل التسمية

يأتي الاسم من اللاتينية silex (وصيغة الإضافة silicis) ومعناها الصوان. سمّاه برزيليوس silicium، واقترح الكيميائي الاسكتلندي توماس طومسون اسم silicon عام 1817، مستخدمًا اللاحقة ‎'-on'‎ التي في البورون والكربون للدلالة على طبيعته اللافلزية. والرمز Si. ولا ينبغي الخلط بين السيليكون (silicon) والسيليكون المطاطي (silicone)، وهو أسرة من البوليمرات تحتوي على السيليكون والأكسجين والكربون، ويُكتب أحيانًا بالعربية «سيليكون» أيضًا، ما يزيد الالتباس.

أهم الاستخدامات

• الإلكترونيات: تُصنع الرقائق من شرائح سيليكون منقّاة إلى أكثر من 99.9999999 في المئة.
• الطاقة الشمسية: تستخدم معظم الألواح الكهروضوئية خلايا من السيليكون البلوري.
• السبائك: يُضاف الفيروسيليكون في صناعة الفولاذ، وتُصب سبائك الألومنيوم والسيليكون في قطع المحركات.
• البناء والزجاج: السيليكا المكوّن الرئيسي للزجاج والخرسانة والإسمنت والخزف.
• السيليكونات: السيليكون نقطة الانطلاق لموانع التسرب ومواد التزليق والمطاط السيليكونية.

النظائر

للسيليكون ثلاثة نظائر مستقرة: السيليكون-28 (نحو 92.2 في المئة) والسيليكون-29 (نحو 4.7 في المئة) والسيليكون-30 (نحو 3.1 في المئة). ويُستخدم السيليكون-29 في دراسات الرنين المغناطيسي النووي للزجاج والمعادن. واستُخدمت كرات شبه مثالية من السيليكون-28 المخصب نظيريًا لعدّ الذرات بدقة وتحديد ثابت أفوغادرو، ضمن العمل الذي مهّد لإعادة تعريف الكيلوغرام عام 2019. أما نظائر السيليكون المشعة فليس لها تطبيقات واسعة.

في الحياة اليومية

الرمل والكوارتز والغرانيت والطين كلها غنية بالسيليكون، الذي يشكّل نحو 28 في المئة من كتلة القشرة. وتبني الدياتومات وبعض النباتات هياكلها وتراكيبها من السيليكا.

قد يسبب استنشاق غبار السيليكا البلورية الناعم على مدى سنوات طويلة، في المحاجر أو قطع الحجارة أو السفع الرملي مثلًا، السُّحار السيليسي، وهو مرض رئوي خطير، لذا فإن ضبط الغبار مهم في هذه الأعمال.