硅
[CAS# 7440-21-3]

基本信息

• 产品分类: 无机化工 >> 单质
• 产品名称: 硅
• 英文名: Silicon
• 别名: Silicone; Silicon powder
• 分子式: Si
• 分子量: 28.08
• CAS 登录号: 7440-21-3 (90337-93-2)
• EC 号码: 231-130-8
• 分子行输入简码SMILES: [Si]

物理化学性质

• 密度: 2.33
• 熔点: 1410 °C
• 沸点: 2355 °C
• 水溶性: 不溶

安全数据

• 危险品标志: GHS02 警告
• 危害标签: H228
• 防护标签: P210-P240-P241-P280-P370+P378

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
易燃固体	Flam. Sol.	2	H228
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
易燃固体	Flam. Sol.	1	H228
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315
特定目标器官毒性—重复接触	STOT RE	2	H373
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335

是否危险化学品？

是，请看详情。

发现和应用

硅是一种化学元素，符号为 Si，原子序数为 14。它是一种准金属，这意味着它同时具有金属和非金属的性质。硅是地壳中第二丰富的元素，约占重量的 27.7%。它主要以二氧化硅 (SiO2) 或硅酸盐的形式存在，例如在沙子、石英和各种矿物中。硅的发现及其后续应用对于推动现代技术的发展至关重要，特别是在电子和材料科学领域。

硅的发现可以追溯到 19 世纪初。该元素于 1824 年由瑞典化学家 J?ns Jacob Berzelius 首次分离出来，他使用了一种用钾还原四氟化硅 (SiF4) 的工艺。在此之前，人们知道硅化合物，但尚未将其确定为元素本身。Berzelius 的工作为硅的研究奠定了基础，尽管它的全部潜力还需要几十年才能实现。

硅最重要的应用是在电子领域。硅在半导体的发展中起着关键作用，半导体是现代电子设备（如计算机、智能手机和太阳能电池）的基本组件。硅的半导体特性的发现彻底改变了电子行业。硅用于制造晶体管、二极管和集成电路，这些是几乎所有电子设备的基石。它在某些条件下导电，而在其他条件下充当绝缘体，使其能够在广泛的应用中控制电信号。

20 世纪 40 年代和 50 年代硅基晶体管的发展标志着现代电子时代的开始。这一进步导致了更小、更高效、更实惠的电子设备的诞生，尤其是 20 世纪 70 年代微处理器的出现。硅微芯片实现了电子产品的小型化，从而带来了计算、电信和娱乐技术的创新。

硅的另一个重要应用是太阳能电池的生产。硅基光伏电池是当今世界上使用最广泛的太阳能电池类型。这些电池利用光伏效应将阳光转化为电能，光伏效应中硅吸收光子并产生电流。硅基太阳能电池效率高且成本相对较低，使其成为向可再生能源过渡的关键技术。随着全球对清洁能源的需求不断增加，硅在太阳能生产中的作用预计将继续增长。

除了电子和能源应用外，硅还广泛应用于建筑行业。二氧化硅或硅石是水泥、混凝土和玻璃的关键成分，而水泥、混凝土和玻璃是建筑行业必不可少的材料。硅石还用于陶瓷生产，有助于提高各种产品的耐用性和耐热性。硅化合物（如有机硅）广泛用于各种消费品，包括润滑剂、粘合剂、密封剂和医疗器械。有机硅以其柔韧性、耐高温和防水性能而闻名，使其在工业应用中用途广泛。

近年来，对先进材料的研究已导致硅基化合物的开发，可用于各种高科技应用。例如，碳化硅 (SiC) 是一种具有出色强度、热稳定性和电导率的半导体材料。碳化硅用于高功率电子设备，例如电动汽车充电系统和电源转换设备，因为它能够在比传统硅基设备更高的温度和电压下工作。此外，人们正在探索将硅纳米材料用于药物输送系统、高性能电池和高级涂层等领域。

尽管硅有多种应用，但它确实有局限性。例如，虽然硅是电子器件的优良材料，但它并不适用于某些高频或高功率应用，这导致了替代半导体的发展，例如氮化镓 (GaN) 和砷化镓 (GaAs)。尽管如此，硅仍然是半导体行业的主导材料，研究不断旨在提高其性能并扩大其应用范围。

硅的发现及其应用对技术和工业产生了深远的影响。它在电子、可再生能源、建筑和消费品中的多功能性凸显了它在现代生活中的重要性。随着材料科学的不断进步，硅无疑将继续成为塑造未来技术的核心要素。

参考文献

1971. Hemolysis by asbestos. Environmental Research, 4(1).
DOI: 10.1016/0013-9351(71)90038-7

2024. Effects of Silicon Concentration and Synthesis Duration on Lignin Structure: A Spectroscopic and Microscopic Study. Biopolymers.
DOI: 10.1002/bip.23640

1984. Silicon compounds as substrates and inhibitors of acetylcholinesterase. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology, 790(3).
DOI: 10.1016/0167-4838(84)90020-7