اكسيد سيليسيم (SiO2) يا سيليس تركيبي شيميايي است كه به صورت خالص (كاني هاي كوارتز، اپال و…) و يا به صورت تركيب در كاني هاي سيليكاته در مجموع ۹۰ درصد پوسته جامد زمين را تشكيل مي دهند. نام سيليس Silicon از واژه لاتين (Silicis) به معنی (flint ) سنگ سخت، سنگ آتش زنه يا سنگ چخماق گرفته شده است. سيليس به عنوان دومين عنصر فراوان در پوسته زمين با فراواني ۲۵% مي باشد.
سيليس غيرفلزي است سخت به رنگ بيرنگ تا سفيد رنگ و يا خاكستري تيره با نماد Si ، عدد اتمي ۱۴، وزن اتمي ۰۸۵/۲۸، وزن مخصوص ۳۳/۲ گرم بر سانتي متر مکعب، سختي۷ در مقياس موس، رنگه خاکه سفيد، فاقد کليواژ ، نقطه جوش ۲۳۵۵ درجه سانتيگراد درجه سانتي گراد و نقطه ذوب ۱۴۱۰ درجه سانتي گراد.
سيليس در گروه ۱۴(IVA) جدول تناوبي به عنوان غيرفلز) Metalloids (Nonmetal بوده و در دوره ۳ قرار دارد.
سيليس جزء اصلی ماسه سنگ و ماسه سيليسي، كوارتز و كوارتزيت، بلور كريستال، تريپلي و نواكوليت، سيليس مصنوعي و سيليكون شيميايي، کانی های رسی، گرانيت، سنگ چماق و دياتوميت می باشد.
نام سيليس براي کليه کاني هايي به کار برده مي شود که داراي SiO2 مي باشند حتي اگر از نقطه نظر بلوري، شرايط فيزيکي و شرايط زمين شناسي با هم متفاوت باشند. اين كانيها در شرايط متفاوت زمين شناسي بوجود آمده و تشكيل مي‌شوند. سيليس خالص، بيرنگ تا سفيد رنگ است. بلور واحد يا مولكول سيليس داراي فرمول (SiO2) بوده و لذا دانه هاي بلور آن از لحاظ مولكولي متبلور با شبكه هاي بدون اتصال الكتروني است. ولي سيليس گداخته و كوارتز (دره كوهي) به فرمول شيميايي Si2O7 شبكه پيوسته اي دارد كه در آن هر اتم سيليسيوم با چهار اتم اكسيژن و هر اتم اكسيژن سيليسوم احاطه شده است.
جدول ۱- برخي خواص فيزيكي، شيميايي، ژئوشيميايي و… عنصر سيليس :
•Atomic Number: 14
•Group: 14
•Period: 3
•Series: Metalloids (Nonmetal)
Silicon’s Name in Other Languages
•Latin: Silicium
•Czech: K emík
•Croatian: Silicij
•French: Silicium
•German: Silizium – r
•Italian: Silicio
•Norwegian: Silisium
•Portuguese: Silício
•Russian:
•Spanish: Silicio
•Swedish: Kisel
Atomic Structure of Silicon
•Atomic Radius: 1.46Å
•Atomic Volume: 12.1cm3/mol
•Covalent Radius: 1.11Å
•Cross Section: 160barns ±۲۰
•Crystal Structure: Cubic face centered
•Electron Configuration:
۱s2 2s2p6 3s2p2
•Electrons per Energy Level: 2,8,4
Shell Model
•Ionic Radius: 0.4Å
•Filling Orbital: 3p 2
•Number of Electrons (with no charge): 14
•Number of Neutrons (most common/stable nuclide): 14
•Number of Protons: 14
•Oxidation States: 4
•valence Electrons: 3s 2p 2
Electron Dot Model
Chemical Properties of Silicon
•Electrochemical Equivalent: 0.26197g/amp-hr
•Electron Work Function: 4.52eV
•Electronegativity (Pauling): 1.9
•Heat of Fusion: 50.55kJ/mol
•Incompatiblities:
Chlorine, fluorine, oxidizers, calcium, cesium carbide, alkaline carbonates
•Ionization Potential
First: 8.151
Second: 16.345
Third: 33.492
•valence Electron Potential (-eV): 144
Physical Properties of Silicon
Note: temperature and pressure sensitive calculations are based on normal temperature and pressure (20°C @ 1atm).
•Atomic Mass Average: 28.0855
•Boiling Point: 2628K 2355°C 4271°F
•Coefficient of Linear Thermal Expansion:
۰٫۰۰۰۰۰۴۲cm/cm/°C (0°C)
•Conductivity
Electrical: 2.52E -12 106/cm
Thermal: 1.48 W/cmK
•Density: 2.33g/cc @ 300K
•Description:
Hard dark gray non-metal.
•Elastic Modulus:
Bulk: 100/GPa
Youngs: 47/GPa
•Enthalpy of Atomization: 439.3 kJ/mole @ 25°C
•Enthalpy of Fusion: 46.44 kJ/mole
•Enthalpy of Vaporization: 439 kJ/mole
•Flammablity Class: Combusrible Solid in powder form
•Freezing Point: see melting point
•Hardness Scale
Mohs: 6.5
•Heat of Vaporization: 384.22kJ/mol
•Melting Point: 1683K 1410°C 2570°F
•Molar Volume: 12.05 cm3/mole
•Optical Reflectivity: 28%
•Pysical State (at 20°C & 1atm): Solid
•Specific Heat: 0.71J/gK
•Vapor Pressure = 4.77@1410°C
Regulatory / Health
•CAS Number: 7440-21-3 amorphous powder
•UN/NA ID (ERG Guide Number): 1346 (170) amorphous powder
•RTECS: VW0400000
•OSHA Permissible Exposure Limit (PEL)
TWA: 15 mg/m3 total particulate
۵ mg/m3 respirable particulate
•OSHA PEL Vacated 1989
TWA: 10 mg/m3 total particulate
۵ mg/m3 respirable particulate
•NIOSH Recommended Exposure Limit (REL)
TWA: 10 mg/m3 total particulate
۵ mg/m3 respirable particulate
•Routes of Exposure: Inhalation; Ingestion; Skin and/or eye contact
•Target Organs: Eyes, skin, respiratory system