הרכב אטומי סיליקון
סיליקון (Si) הוא היסוד ה-14 בטבלה המחזורית וממוקם בקבוצת IVA התקופה השלישית. המספר האטומי שלו הוא 14, כלומר יש 14 פרוטונים בגרעין הסיליקון. פרוטונים אלו נושאים מטענים חיוביים ומוקפים באלקטרונים בעלי מטען שלילי כדי לשמור על הנייטרליות החשמלית של האטום. תצורת האלקטרונים של אטומי הסיליקון היא 2, 8, 4, כלומר יש 2 אלקטרונים בשכבה הראשונה, 8 אלקטרונים בשכבה השנייה ו-4 אלקטרונים בשכבה החיצונית ביותר. תצורת אלקטרונים זו מאפשרת לאטומי סיליקון לאבד אלקטרונים כדי להפוך ליונים חיוביים או לקבל אלקטרונים להפוך ליונים שליליים בתגובות כימיות. לכן, לסיליקון יש תכונות מתכתיות ולא מתכתיות והוא נקרא אלמנט חצי מתכת או מוליך למחצה.
מאפיינים של אטומי סיליקון
תכונות מוליכים למחצה: מכיוון שמספר האלקטרונים בשכבת הסיליקון החיצונית אינו מלא לחלוטין (כגון גזים אינרטיים) או חסר רק אלקטרון אחד (כגון מתכות אלקליות), הוא יכול להוליך חשמל בתנאים מסוימים, אך המוליכות שלו היא בין מוליכים ומבודדים. זהו חומר מפתח לייצור התקני מוליכים למחצה.
נקודת התכה גבוהה: לסיליקון נקודת התכה גבוהה מאוד של כ-1414 מעלות, מה שהופך אותו ליציב גם בסביבות טמפרטורות גבוהות.
יציבות כימית טובה: בטמפרטורת החדר, הסיליקון אינו מגיב בקלות עם רוב החומרים, אך בטמפרטורות גבוהות או כאשר מגיבים עם חומרים מחמצנים חזקים מסוימים, התכונות הכימיות של הסיליקון הופכות לפעילות יחסית.
מוליכות פוטו: לסיליקון יש יכולת מסוימת לספוג ולהוליך אור, שהיא הבסיס של מכשירים אופטואלקטרוניים מבוססי סיליקון (כגון תאים סולאריים).
קיומן של מולקולות סיליקון
למרות שסיליקון קיים בעיקר בצורת חומר בודד בטבע, בתנאים ספציפיים מסוימים, כגון טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה או בתגובות כימיות ספציפיות, אטומי סיליקון יכולים להתאחד וליצור מולקולות סיליקון. עם זאת, מולקולות הסיליקון הללו (כגון Si₂, Si₃, Si₄ וכו') אינן יציבות בטמפרטורת החדר ובלחץ, ואינן נפוצות כמו סיליקון (סיליקון גבישי). בנוסף, בכימיה אורגנית, הסיליקון יכול לשלב גם עם יסודות כמו פחמן ומימן ליצירת תרכובות אורגנוסיליקון. אטומי הסיליקון בתרכובות אלו מחוברים לאטומים אחרים באמצעות קשרים קוולנטיים ליצירת מבנים מולקולריים מורכבים.