硅 Si

发现历史

二氧化硅自史前时代起就以燧石工具的形式被人类使用，后来又用于制造玻璃和陶器。1787年，安托万·拉瓦锡怀疑二氧化硅是一种未被发现的元素的氧化物；汉弗里·戴维曾尝试分解它，但没有成功。

约瑟夫·路易·盖-吕萨克和路易·雅克·泰纳尔可能在1811年制得过不纯的无定形硅，但一般认为发现者是瑞典化学家 永斯·雅各布·贝采利乌斯：1824年，他用钾与氟硅酸钾共热，并将产物提纯，得到了无定形硅。晶体硅于1854年由亨利·圣克莱尔·德维尔首次制得。

硅在现代的重要地位始于20世纪中叶。生长大块单晶和区域熔炼的方法，使硅得以在晶体管中取代锗；第一批硅集成电路于1960年前后问世。

名称由来

名称来自拉丁语 silex（属格silicis），意为燧石。贝采利乌斯称之为silicium；苏格兰化学家托马斯·汤姆森于1817年提议叫silicon，借用硼（boron）和碳（carbon）的“-on”词尾以体现其非金属性质。元素符号为 Si。不要把硅（silicon）与硅酮（silicone，一类含硅、氧和碳的聚合物，俗称硅胶）混淆。中文曾称“矽”，1953年中国大陆为避免与“锡”“硒”同音混淆而改称“硅”，台湾至今仍用“矽”。

主要用途

• 电子：芯片由纯度超过99.9999999%的硅晶圆制成。
• 太阳能：大多数光伏板使用晶体硅电池。
• 合金：炼钢时加入硅铁，铝硅合金则被铸造成发动机零件。
• 建筑与玻璃：二氧化硅是玻璃、混凝土、水泥和陶瓷的主要成分。
• 有机硅：硅是有机硅密封胶、润滑剂和橡胶的起始原料。

同位素

硅有三种稳定同位素：硅-28（约92.2%）、硅-29（约4.7%）和 硅-30（约3.1%）。硅-29用于玻璃和矿物的核磁共振研究。科学家曾用同位素富集的硅-28制成近乎完美的球体来精确计数原子、测定阿伏伽德罗常数，这是2019年千克重新定义背后的工作之一。硅的放射性同位素没有广泛的应用。

日常生活中

沙子、石英、花岗岩和黏土都富含硅，硅约占地壳质量的28%。硅藻和一些植物用二氧化硅构建骨架和组织结构。

多年吸入细小的结晶二氧化硅粉尘——例如在采石、石材切割或喷砂作业中——会导致严重的肺部疾病 矽肺（硅肺），因此这些工作中的粉尘控制非常重要。