Wie viele Valenzelektronen hat Silizium?

Silizium ist das 14.  Element des Periodensystems. Silizium ist ein Halbleitermaterial. Sein Symbol ist “Si”. Silizium ist über seine Valenzelektronen an der Bildung von Bindungen beteiligt. Dieser Artikel erklärt ausführlich die Valenzelektronik von Silizium (Si). 

Das achthäufigste Element im gesamten Universum ist Silizium. Es kommt jedoch selten in reiner Form in der Erdkruste vor. Es kommt im Weltraum am häufigsten als kosmischer Staub, Planetoide und Silikate vor. Mehr als 90 % der Erdkruste bestehen aus Silikatmineralien. Damit ist Silizium nach Sauerstoff das zweithäufigste Element in der Erdkruste (28 Massenprozent). Silizium, ein natürliches Element mit einer Verweildauer von rund 400 Jahren in den Ozeanen, ist bisher nicht vorhanden.

Geschichte

Jons Jacob Berzelius war ein schwedischer Chemiker, der 1824 Silizium entdeckte. Er erhitzte Natriumspäne in einem Quarzgefäß und wischte dann sorgfältig alle Nebenprodukte weg. Silizium ist das siebthäufigste Element im gesamten Universum und das zweithäufigste Element in der Erdkruste. Silizium wird heute durch Erhitzen von Sand mit Kohlenstoff auf Temperaturen nahe 2200 °C hergestellt.

Verwendet

Silizium ist eines der wichtigsten Elemente in unserem Leben. Der größte Teil davon wird zur Herstellung von Legierungen verwendet, darunter Ferro-Silizium (Eisen-Silizium) und Aluminium-Silizium. Diese Materialien werden zur Herstellung von Dynamos, Transformatorplatten, Motorblöcken und Zylinderköpfen sowie Werkzeugmaschinen und zur Desoxidation von Stahl verwendet. Siliziumkarbide sind ein wichtiges Schleifmittel und werden in Lasern verwendet.

Silizium kann auch zur Herstellung von Silikonen verwendet werden. Dies sind Silizium-Sauerstoff-Polymere, die Methylgruppen aufweisen. Silikonöl kann als Gleitmittel in Kosmetika und Haarspülungen verwendet werden. Silikonkautschuk kann verwendet werden, um Badezimmer, Rohre, Dächer und Fenster wasserdicht zu machen.

Komplexe Silikate kommen in Granit und anderen Gesteinen vor. Diese werden in Tiefbauprojekten eingesetzt. Beton und Zement werden aus Sand (Siliziumdioxid, Kieselerde) und Ton (Aluminiumsilikat) hergestellt. Glas hat viele Verwendungsmöglichkeiten, und Sand ist der Hauptbestandteil. Silizium, auch als Silikat oder Keramik bekannt, findet sich in Emaille, Hochtemperaturkeramik und Töpferwaren.

Position von Silizium im Periodensystem

Eigenschaften von Silizium

Das Element Silizium hat viele einzigartige Eigenschaften, die sowohl in industriellen als auch kommerziellen Anwendungen wichtig sind. Silizium ist, wie bereits erwähnt, ein Halbmetall. Deshalb weist es eine Mischung aus metallähnlichen und nichtmetallischen Eigenschaften auf. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Silizium werden unten diskutiert.

Biologische Rolle

Obwohl Silizium für das Pflanzenleben lebenswichtig ist, bleibt seine Verwendung in tierischen Zellen ungewiss. In einigen Pflanzen bilden sich Phytolithen, das sind winzige Kieselsäurestücke. Diese Partikel sind nützliche evolutionäre Beweise, weil sie nicht zerfallen. Silikose ist eine schwere Lungenkrankheit, die für Arbeiter wie Steinmetze und Bergleute, die regelmäßig kieselsäurehaltigen Partikeln ausgesetzt sind, tödlich sein kann.

Natürliche Fülle

Massenmäßig macht Silizium 27,7 % der Erdkruste aus. Es ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element. Es kommt in der Natur nicht ungebunden vor, sondern kommt hauptsächlich als Oxid (Kieselsäure) und als Silikate vor. Es kann in Sand, Bergkristallen, Quarz, Gestein, Amethysten, Feuersteinen, Opalen und Bergkristallen gefunden werden. Asbest, Glimmer, Ton, Feldspat und Ton sind alles Beispiele für Silikate.

Die kommerzielle Produktion von elementarem Silizium kann durch Erhitzen von Sand mit Kohlenstoff in einem Elektroofen erreicht werden. Für die Elektronik wird hochreines Silizium durch thermische Zersetzung und anschließende Rekristallisation hergestellt.

Was sind die Valenzelemente von Silizium (Si)?

Silizium, ein Halbleitermaterial, ist das zweite Element in Gruppe 14. Viele elektronische Geräte werden aus Siliziummaterialien hergestellt. Das Dotieren von Silizium ist notwendig, um elektronische Geräte herzustellen. Beim Dotieren wird ein Elektron vom Valenzelektron des Siliziums angelagert oder entfernt. Das Valenzelektron bezieht sich auf die Anzahl der Elektronen, die nach der Elektronenkonfiguration in der Schale verbleiben. Die Valenzelektronen sind die Gesamtzahl der Elektronen, die in der Schale gefunden werden, die die Siliziumelektronenkonfiguration enthält. Die Eigenschaften und Bildung von Bindungen werden durch die Valenzelektronen gesteuert. Auf dieser Seite gibt es einen Artikel, der die Elektronenkonfiguration in Silizium erklärt. Sie finden es hier.

Wie viele Elektronen, Protonen und Neutronen enthält Silizium (Si)?

Der Kern befindet sich in der Mitte eines Atoms. Der Atomkern beherbergt Protonen und Neutronen. Die Ordnungszahl für Silizium (Si) ist 14. Die Anzahl der Protonen wird als Ordnungszahl bezeichnet. Die Anzahl der in Silizium (Si) gefundenen Protonen beträgt 14. Der Kern enthält eine Elektronenhülle, die den Protonen gleich ist. Ein Siliziumatom kann insgesamt 14 Elektronen haben.

Die Differenz zwischen der Zahl der Atome und der Zahl der Atommassen bestimmt die Zahl der Neutronen in einem Element. Das bedeutet, dass Neutronenzahl (n) = Atommasse (A) + Ordnungszahl (Z).

Wir wissen, dass Silizium die Ordnungszahl 14 und die Massenzahl 28 (28,084) hat. Neutron (n) = 28 – 14 = 14. Die Anzahl der in Silizium (Si) gefundenen Neutronen beträgt daher 14.

Valenz ist die Fähigkeit eines Atoms eines chemischen Elements, eine bestimmte Anzahl chemischer Bindungen mit anderen Atomen einzugehen. Es nimmt Werte von 1 bis 8 an und kann nicht gleich 0 sein. Es wird durch die Anzahl der Elektronen bestimmt, die ein Atom verbraucht, um chemische Bindungen mit einem anderen Atom zu bilden. Die Valenz ist ein reeller Wert. Numerische Wertigkeiten werden mit römischen Ziffern angegeben (I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII).

Wie kann man die Anzahl der Valenzelektronen in einem Siliziumatom (Si) finden?

Dies sind die Schritte zur Bestimmung des Valenzelektrons. Eine davon ist die Elektronenkonfiguration. Ohne eine Elektronenkonfiguration ist es unmöglich, die Wertigkeit eines Elements zu bestimmen. Es ist einfach, die Wertigkeit eines beliebigen Elements zu bestimmen, indem man die Elektronenkonfiguration kennt. Diese Seite hat einen Artikel, der die Elektronenanordnung erklärt. Sie finden es hier. Dieser Artikel konzentriert sich auf die Elektronenkonfiguration von Silizium.

Es ist jedoch möglich, Valenzelektronen zu identifizieren, indem man Elektronen gemäß dem Bohr-Prinzip platziert. Wir werden jetzt lernen, wie man das Valenzelektron in Silizium (Si) identifiziert.

Berechnung der Gesamtzahl (Si) der Elektronen in Silizium

Zunächst müssen wir die Anzahl der im Siliziumatom vorhandenen Elektronen kennen. Sie müssen wissen, wie viele Protonen sich im Silizium befinden, um die Anzahl der Elektronen zu bestimmen. Sie müssen auch die Ordnungszahl des Siliziumelements kennen, um die Anzahl der Protonen zu bestimmen.

Zur Bestimmung der Ordnungszahl wird ein Periodensystem benötigt. Das Periodensystem enthält die Ordnungszahlen der Elemente Silizium (Si). Die Anzahl der Protonen nennt man Ordnungszahl. Der Kern enthält auch Elektronen, die Protonen gleich sind.

Das bedeutet, dass wir jetzt sagen können, dass die Anzahl der Elektronen im Siliziumatom gleich seiner Ordnungszahl ist. Die Ordnungszahl für Silizium ist laut Periodensystem 14. Das bedeutet, dass ein Siliziumatom 14 Elektronen enthält.

Die Begriffe „ Oxidationsgrad “ und „ Wertigkeit “ sind zwar nicht identisch, aber zahlenmäßig nahezu identisch. Die bedingte Ladung eines Atoms wird als Oxidationszustand bezeichnet. Es kann entweder positiv oder negativ sein. Valenz bezieht sich auf die Fähigkeit eines Atoms, Bindungen einzugehen. Es kann keinen negativen Wert haben.

Sie müssen Elektronenkonfigurationen von Silizium (Si) durchführen

Wichtiger Schritt 2 ist. Dieser Schritt beinhaltet die Anordnung der Elektronen im Silizium. Wir wissen, dass jedes Siliziumatom 14 Elektronen hat. Die Elektronenstruktur von Silizium zeigt, dass es zwei Elektronen in der K-Schale, acht L-Schalen und vier M-Schalen gibt.

Das bedeutet, dass die erste Schale von Silizium zwei Elektronen enthält, während die zweite Schale acht Elektronen enthält und die dritte Schale vier Elektronen enthält. Durch die Unterbahn ist die Elektronenkonfiguration von Silizium (Si) 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ² .

Berechnen Sie die Gesamtelektronen und bestimmen Sie die Valenzschale

Der dritte Schritt besteht darin, die Wertigkeit zu bestimmen. Die Valenzschale ist die letzte Schale nach der Elektronenkonfiguration. Ein Valenzelektron ist die Gesamtzahl der Elektronen, die sich in einer Valenzschale befinden. Die Elektronenkonfiguration von Silizium zeigt, dass die vierte Schale vier Elektronen hat (3s ² , 3p ² ). Die Valenzelektronen in Silizium (Si) haben vier.

1.  Die Wertigkeit ist ein numerisches Merkmal der Fähigkeit von Atomen eines bestimmten Elements, sich mit anderen Atomen zu verbinden.
2. Die Wertigkeit von Wasserstoff ist konstant und gleich eins.
3. Die Wertigkeit von Sauerstoff ist ebenfalls konstant und gleich zwei.
4. Die Wertigkeit der meisten anderen Elemente ist nicht konstant. Sie kann durch die Formeln ihrer binären Verbindungen mit Wasserstoff oder Sauerstoff bestimmt werden.

Bildung von Siliziumverbindungen (Si)

Silizium (Si) ist durch seine Valenzelektronen an der Bindungsbildung beteiligt. Dieses Valenzelement ist an der Bildung von Bindungen mit Atomen anderer Elemente beteiligt. Durch den Austausch von Elektronen mit Sauerstoff können Siliziumatome Bindungen eingehen. Die Elektronenkonfiguration für Sauerstoff zeigt an, dass es sechs Wertelektronen des Sauerstoffs gibt. SiO ₂ -Verbindungen bestehen aus zwei Siliziumatomen und einem Sauerstoffatom.

Das Siliziumatom vervollständigt dann seine Oktave und erhält die Elektronenkonfiguration des Argons. Sauerstoff hingegen nimmt die elektronische Konfiguration von Neon an.

Ein Siliziumatom teilt sich Elektronen und zwei Sauerstoffatome, um die Siliziumdioxid (SiO ₂ )-Verbindung zu erzeugen, indem es eine kovalente Bindung bildet. Eine kovalente Bindung ist Siliziumdioxid (SiO ₂ ).

Wie viele Valenzelektronen hat das Siliziumion?

Die Elektronenkonfiguration ist vollständig. Die letzte Schale (Umlaufbahn) eines Siliziumatoms enthält vier Elektronen. Die Wertigkeit und die Valenz-Siliziumelektronen sind in diesem Fall 4. Vier Elektronen sind erforderlich, damit Elemente Elektronen aufnehmen und abgeben können. Um ihre Oktave zu vervollständigen, müssen diese Elemente Elektronen mit anderen Elementen teilen.

Da Silizium auf der letzten Umlaufbahn vier Elektronen hat, vervollständigt es die Oktave mit vier zusätzlichen Elektronen eines anderen Elements. Silizium hat jetzt vier Elektronen auf seiner letzten Umlaufbahn. Dies bedeutet, dass Silizium die Oktave der Elektronen vervollständigen kann, indem es vier Elektronen mit einem anderen Element teilt.

Das Ergebnis ist, dass Silizium seine Oktave füllt und stabil wird. Wie Sie sehen können, nimmt Silizium die Elektronenkonfiguration des Edelgases Argon an. Wir können sehen, dass es acht Valenzelektronen für Siliziumionen gibt.

Welche Wertigkeit hat Silizium (Si)?

Wertigkeit (oder Valenz) ist die Fähigkeit des Atoms eines Elements, sich einem anderen Atom bei der Bildung eines Moleküls anzuschließen. Die Wertigkeit ist die Anzahl der ungepaarten Elektronen, die in der letzten Umlaufbahn eines Elements gefunden werden. Wir wissen, dass die Elektronenkonfiguration im Grundzustand von Silizium 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ²  3p ² ist .  Die Elektronenkonfiguration eines Elements in seinem angeregten Zustand bestimmt seinen Wert.

Si*(14), die Elektronenkonfiguration von Silizium, wenn es angeregt wird, ist 1s ²  2s ²  2p ⁶  3s ¹  3p _x ¹  3p _y ¹  3p _z ¹ .  Diese Elektronenkonfiguration zeigt, dass sich in der letzten Schale eines Siliziumatoms vier ungepaarte Elektronen befinden (3s ¹  3p _x ¹  3p _y ¹  3p _z ¹ ).

Die Wertigkeit von Silizium ist dann 4.

FAQ

Silizium-Fakten

1. Silizium ist ein Metalloid. Das bedeutet, dass es sowohl die Eigenschaften von Metallen als auch von Nichtmetallen hat. Wie bei anderen Halbmetallen kann Silizium in verschiedenen Formen gefunden werden. Amorphes Silizium wird oft als graues Pulver angesehen. Kristallines Silizium hingegen ist ein grauer Feststoff mit metallisch glänzenden Eigenschaften.
2. Es ist möglich, hochreines Silizium zu erhalten. Sie können Silizium mit einer Reinheit von >99,9 % erhalten, indem Sie Salzschmelzelektrolyse oder andere Siliziumverbindungen verwenden.
3. Jons Jakob Berzelius ist der schwedische Chemiker, der das Silizium entdeckte. Er verwendete Kaliumfluorsilikat und Kalium, um amorphes Silizium herzustellen. Dies war ein Name, den er Silizium gab . Es wurde erstmals 1808 von Sir Humphrydavy vorgeschlagen.
4. Der Großteil des Siliziums wird bei der Herstellung der Legierung Ferrosilizium verwendet. Es wird zur Herstellung von Stahl verwendet. Es wird zur Herstellung von Halbleitern und anderen elektronischen Geräten verwendet.
5. Thomas Thomson, ein schottischer Chemiker, benannte das Element Silizium im Jahr 1831. Er behielt einen Teil des Namens von Berzelius bei, änderte aber die Endung in -on, um die Tatsache widerzuspiegeln, dass das Element Kohlenstoff und Bor ähnlicher war als die Metalle mit -ium-Namen .
6. Silizium ist sowohl für das Pflanzen- als auch für das Tierleben unerlässlich. Kieselalgen und andere Wasserorganismen verwenden Silizium zum Aufbau ihrer Skelette. Silizium ist für die Bildung von Kollagen und Elastin sowie für gesunde Haut und Haare unerlässlich.
7. Natürliches Silizium besteht aus drei stabilen Elementen: Silizium-28/29 und Silizium-30. Silizium-28, das 92,23 % des natürlichen Elements ausmacht, ist das häufigste. Es gibt mindestens zwanzig Radioisotope, von denen das stabilste Silizium-32 mit einer Halbwertszeit von 170 Jahren ist.
8. Silikose ist eine Erkrankung, die durch das Einatmen großer Mengen von Siliziumverbindungen verursacht werden kann. Dies könnte Bergleuten, Steinmetzarbeitern und anderen passieren, die in Sandgebieten leben.
9. Silizium, das 27 % der Erdkruste ausmacht, ist nach Masse das zweithäufigste Element. Es kommt in Silikatmineralien wie Quarz und Sand vor. Es kommt jedoch selten elementfrei vor.
10. Silizium hat wie Wasser eine höhere Dichte, wenn es flüssig ist als fest.

Verweise:

• https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon
• https://silicon.reddogresearch.com/
• Woronkow, MG (2007). “Silicon-Ära”. Russisches Journal für Angewandte Chemie . 80 (12): 2190.
• UNEP. (31. August 2015). Umweltrisiken und Herausforderungen anthropogener Metallflüsse und Kreisläufe [Online].
• Verfügbar:  https://d396qusza40orc.cloudfront.net/metals/3_Environmental_Challenges_Metals-Full%20Report_36dpi_130923.pdf#96