Kimyasal element silisyum 14 atom numarasına ve Si sembolüne sahiptir. Mavi-gri metalik parlaklığa sahip ve sert, kırılgan bir kristal katı olan dört değerlikli bir metaloid ve yarı iletkendir. Periyodik tabloda karbonun üstünde ve germanyum, kalay, kurşun ve flerovyumun altında yer alan 14. gruba aittir. Çok fazla reaksiyona girmez.
Jöns Jakob Berzelius, oksijene olan güçlü kimyasal yakınlığı nedeniyle 1823 yılına kadar onu saf halde hazırlayıp analiz edememiştir. Oksitleri silikat anyon ailesine aittir. Tüm metaloidler ve ametaller arasında sadece borun erime ve kaynama sıcaklıkları 1414 °C ve 3265 °C değerlerinden daha yüksektir.
Silisyum, kütle olarak evrende en yaygın sekizinci elementtir, ancak Dünya’nın kabuğunda saf bir element olarak çok nadiren görülür. Uzayda farklı silisyum dioksit (silika) türleri veya kozmik tozlar, planetaryumlar ve gezegenlerdeki silikatlar olarak yaygın bir şekilde dağılmıştır. Silikat mineralleri yerkabuğunun %90’ından fazlasını oluşturduğundan, silisyum yerkabuğunda oksijenden sonra en yaygın bulunan ikinci elementtir (kütlece yaklaşık %28).
Sanayide kullanılan silisyumun büyük bir kısmı ayrıştırılmamakta ve doğal mineraller genellikle çok az işlenmektedir. Endüstriyel inşaatlarda kil, silis kumu ve taş kullanımı bu kullanıma bir örnektir. Kaldırımlar, temeller ve yollar için beton üretmek amacıyla silikatlar, harç ve sıva yapımında da kullanılan Portland çimentosunda silis kumu ve çakıl ile birleştirilir. Ayrıca, porselen gibi beyaz seramiklerde, silikat bazlı klasik soda-kireç camında ve çeşitli özel camlarda kullanılırlar. Yüksek mukavemetli seramikler, aşındırıcı olarak silisyum karbür gibi silisyum bileşikleriyle yapılır. Silikon yaygın olarak kullanılan sentetik polimerler silisyumdan türetilmiştir.
Temel silisyumun mevcut küresel ekonomi üzerindeki önemli etkisi nedeniyle, 20. yüzyılın sonları ve 21. yüzyılın başları “Silikon Çağı” (bazen “Dijital Çağ” veya “Bilgi Çağı” olarak da anılır) olarak adlandırılmıştır. Akıllı telefonlar ve diğer bilgisayarlar da dahil olmak üzere çağdaş teknolojinin çoğunda kullanılan transistörler ve entegre devre çipleri, yarı iletken elektronikte kullanılan az miktardaki çok saf elementer silisyuma bağlıdır. Ağlar ve iletişim ekipmanları 2019 yılında yarı iletken pazar segmentinin %32,4’ünü oluşturmuştur; 2027 yılına kadar bu kategorinin küresel yarı iletken pazarının 726,73 milyar dolarını oluşturması beklenmektedir.
Biyolojinin çok önemli bir bileşeni silikadır. Bazı deniz süngerleri ve diatom ve radyolarya gibi mikroplar silika bazlı iskelet sistemleri oluştursa da, çoğu hayvan yalnızca eser miktarda silikaya ihtiyaç duyar. Bazı bitki dokuları silika birikintileri içerir.
Silisyumun Tarihçesi
Silisyum yer kabuğunda bol miktarda bulunduğundan, doğal silisyum bazlı bileşikler çok uzun zamandır kullanılmaktadır. Birçok eski uygarlık silisyum kaya kristallerine aşinaydı; bunların arasında, boncuk ve minyatür vazo yapımında silisyumdan yararlanan predinastik dönemde Mısırlılar ve eski Çinliler de vardı. En azından M.Ö. 1500’den beri, hem antik Fenikeliler hem de Mısırlılar silika içeren cam üretmişlerdir. Erken insan yerleşimlerinin inşasında, birçok harç türü de doğal silikat bileşikleri kullanmıştır.
Silisyumun Keşfi
Silisyum elementi 1823 yılında Jöns Jacob Berzelius tarafından keşfedilmiştir. Antoine Lavoisier 1787 yılında silikanın temel bir kimyasal elementin oksidi olabileceğini varsaymış, ancak silisyumun oksijene olan yüksek kimyasal ilgisi nedeniyle oksidi azaltmak ve elementi izole etmek için gerekli araçlardan yoksun kalmıştır. Sir Humphry Davy 1808 yılında silisyumu izole etme girişiminde bulunduktan sonra silisyum için “silicium” terimini önermiştir. Terimi Latince silex, silicis çakmaktaşından türetmiş ve bir metal olduğunu düşündüğü için “-ium” ekini eklemiştir. Davy’nin adı, zaman zaman bazı fonolojik uyarlamalarla (örneğin, Almanca Silizium, Türkçe silisyum, Katalanca silici, Ermenice veya Silitzioum) diğer dillerin çoğuna çevrilmiştir.
Gay-Lussac ve Thénard’ın yakın zamanda izole edilmiş potasyum metalini silisyum tetraflorür ile ısıtarak 1811’de saf olmayan amorf silisyum oluşturdukları düşünülmektedir; ancak ürünü tanımlayıp karakterize etmedikleri gibi yeni bir element olarak da kabul etmemişlerdir. İskoç bilim adamı Thomas Thomson silisyuma bugünkü adını 1817 yılında vermiştir. Silisyumun bor ve karbona benzer bir ametal olduğunu düşündüğü için Davy’nin adının bir kısmını korudu ancak “-on” ekledi. Jöns Jacob Berzelius, 1824 yılında potasyum florosilikatı erimiş potasyum metaliyle indirgeyerek amorf silisyum oluşturdu. Ancak elde ettiği ürünü sürekli yıkayarak kahverengi bir toz haline getirmiştir. Bu nedenle, elementi keşfettiği için sık sık itibar görmektedir.
Aynı yıl Carl Wilhelm Scheele, silikayı hidroflorik asit içinde çözerek silisyum tetraflorür oluşturdu; ancak silisyum tetraklorürü ilk oluşturan Berzelius oldu. Jacob Berzelius 1823 yılında silisyum tetraklorürün ilk keşfini yapmıştır. (SiCl4). Tetraetil ortosilikat (Si(OC2H5)4) 1846 yılında Von Ebelman tarafından yaratılmıştır.
Ancak 31 yıl sonra, Deville tarafından, silisyum daha yaygın olarak kullanılan kristal formunda üretildi. Deville, 1854 yılında yaklaşık %10 silisyum içeren bir sodyum klorür ve alüminyum klorür çözeltisini elektroliz ederek hafif saf olmayan bir silisyum allotropu oluşturmayı başardı. Daha sonra, çeşitli allotrop formlarını izole etmek için daha uygun fiyatlı teknikler oluşturuldu; bunlardan en sonuncusu 2010 yılında silikendi.
Konuyla ilgili ilk spekülasyonlar 1830’larda sentetik organik kimyanın başlangıcına kadar uzansa da, Friedrich Wöhler 1857’de triklorosilanı ve 1858’de silanın kendisini sentezleyerek silisyumun ilk uçucu hidritlerini keşfetmiştir. Ancak Alfred Stock, 20. yüzyılın başlarına kadar silanlar üzerinde kapsamlı bir araştırma yapmamıştır. Buna benzer şekilde, Charles Friedel ve James Crafts 1863 yılında ilk organosilikon kimyasalı olan tetraetilsilanı sentezlemiş, ancak Frederic Kipping 20. yüzyılın başlarına kadar organosilikon kimyasını karakterize etmemiştir.
Linus Pauling’in kristal kimyasını ve Victor Goldschmidt’in jeokimyayı geliştirmesiyle birlikte, William Lawrence Bragg’in 1920’lerde başlayan X-ışını kristalografisi çalışmaları, daha önce analitik kimyadan bilinen ancak henüz anlaşılamayan silikatların bileşimlerini aydınlattı. Siloksanların endüstriyel uygulaması ve kimyasının ilerlemesi 20. yüzyılın ortalarında gerçekleşti ve silikon polimerler, elastomerler ve reçinelerin kullanımında bir artış yaşandı. Silikidlerin karmaşık kristal kimyası, katkılı yarı iletkenlerin katı hal fiziği ile birlikte 20. yüzyılın sonlarında haritalanmıştır.
Kaynak: Wikipedia
