元素的基本信息
元素符号:Si
原子序数:14
中文名称及拼音:硅 guī
英文名称:Silicon
相对原子质量:28.085[28.084, 28.086]
原子核外电子排布式:[Ne]3s23p2
重要的同位素及其天然丰度:28Si 92.223(19)%,29Si 4.685(8)%,
30Si 3.092(11)%
常见的同素异形体:无定形硅,晶体硅
地壳中的含量(mg·kg-1):2.82×105
海洋中的含量(mg·L-1):2.2
是否生命必需元素:
人体中的含量(g,按照体重70kg计):18
人体中含量占体重百分数(%):0.026
常见氧化态:-2,0,+2,+4
元素电负性:1.90
原子半径(pm):117(单键),107(双键),100(三键)
离子半径(pm):26(Si4+,CN=4),40(Si 4+,CN=6)
元素第一电离能(kJ·mol-1):786.52
元素第一电子亲和能(kJ·mol-1):134.07
单质的基本物理量
化学式:Si
熔点(°C):1414
沸点(°C):3265
密度(g·cm-3):2.3296
比热容298.15K(mol-1·K-1):
20.0(s),22.3(g)
熔化热(kJ·mol-1):50.21
汽化热(kJ·mol-1):384.22
原子化焓(kJ·mol-1):450.0±8
单质的热力学数据
化学式:Si
标准摩尔生成焓(kJ·mol-1):
0(s),450.0(g)
标准摩尔生成吉布斯自由能(kJ·mol-1):
0(s),405.5(g)
标准摩尔熵(J·mol-1·K-1):
18.8(s),168.0(g)
元素在自然界的存在形式
常见的存在形式:砂石、黏土、石英、水晶、紫水晶、玛瑙、燧石、碧玉、蛋白石、花岗岩、石棉、长石、角闪石、橄榄石、沸石等。
常见存在形式的化学式:SiO2,3MgO·2SiO2·2H2O等硅酸盐
主要存在地:以硅酸盐矿及硅石等形式广泛存在于地壳的岩石层及其破碎物——各种泥土、黏土和沙子之中,地壳的组成超过九成是硅酸盐类物质,硅是地壳中含量第二的元素,仅次于氧。石棉作为纤维状的硅酸盐矿,可从两大类成岩矿物中获得——蛇纹石和闪石。其中产量最高的纤维蛇纹石主要产自俄罗斯、加拿大及中国。硅藻土在欧洲和北美大规模开采。大约一半的硅氧烷产自美国。
其他
电极反应与标准电极电势:
电极反应 E/V
SiO + 2H+ + 2e- ⇌ Si + H2O
-0.8
[SiF6]2- + 4e- ⇌ Si + 6F-
-1.24
SiO2(quartz) + 4H+ + 4e- ⇌ Si + 2H2O
0.857
SiO2-3 + 3H2O + 4e- ⇌ Si + 6OH-
-1.697

元素发现简史
发现时间、发现者:

1823年 瑞典化学家贝采里乌斯(Jöns Jakob Berzeliu)

命名时间、命名者:

1824年 瑞典化学家贝采里乌斯(Jöns Jakob Berzeliu)

命名的意思:

源于拉丁语silex或silicon(燧石)。

发现简史:

硅在宇宙最常见元素排名中位列第八,但以游离态分布在地壳是非常罕见的。它常以二氧化硅或硅酸盐等形式广泛分布于土壤、沙、小行星和行星中。

虽然硅是地壳中含量第二的元素,仅次于氧,但是硅元素并非很早就被发现,因为从硅的氧化物中还原出单质硅是非常困难的。1787年,法国科学家拉瓦锡(Antoine Lavoisier)首次发现硅存在于岩石中。1800年,英国化学家戴维(Humphry Davy)想以电解法制得硅,没有成功。1811年,法国化学家盖-吕萨克(Joseph Louis Gay-Lussac)和塞纳德(Louis-Jacques Thénard)以硅的四氟化物和碱土金属反应,发现在反应中生成了赤褐色的化合物(可能是不纯的无定形硅)。

发现硅的荣誉归属于瑞典化学家贝采里乌斯(Jöns Jakob Berzeliu)。1824年在瑞典斯德哥尔摩,他通过加热氟硅酸钾和钾得到了硅。这个产物被硅酸钾污染,他通过用水反复洗涤除去杂质,得到了相对纯净的硅粉末。结晶硅则直到1854年才被提炼出来,同年H.S.C.德维尔第一次制得晶态硅。

参考文献
[1] [2019-08-23]. http://www.rsc.org/periodic-table/element/14/silicon#history.
[2] [2019-08-23]. http://baike.asianmetal.cn/metal/si/history.shtml.
[3] [2019-08-23]. https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%97?wprov=sfla1.