Element vs. Silica vs. Silikone

Silizium ist das Element Si. Silica ist SiO₂ (Quarz, Kristobalit, Tridymit, Opal). Silikate sind Minerale, die aus SiO₄-Tetraedern aufgebaut sind (Feldspat, Pyroxen, Glimmer usw.). Silikone sind synthetische Polymere mit Si–O–Si-Rückgraten – praktisch für Backgeschirr, aber nicht als Minerale zu finden. Gleicher Familienname, sehr unterschiedliche Persönlichkeiten.

Ein Halbmetall mit zwei Welten

Im Periodensystem steht Silizium zwischen Metallen und Nichtmetallen und teilt Eigenschaften beider: Es ist glänzend und spröde, leitet Wärme gut, aber seine reine Form ist ein Halbleiter – bei niedrigen Temperaturen isolierend, leitend, wenn es mit Wärme, Licht oder Dotierstoffen angeregt wird.

Rückgrat der Kruste

Nach Sauerstoff ist Silizium das zweithäufigste Element in der Erdkruste, gebunden als SiO₂ und Silikate. Von Graniten (Quarz + Feldspat + Glimmer) bis Basalten (Pyroxen + Plagioklas + Olivin) sind Silikat-Tetraeder die grundlegenden Bausteine.

Tetraeder bis in die Tiefe

Die SiO₄-Gruppe verbindet sich zu Ketten (Pyroxene), Doppelketten (Amphibole), Schichten (Glimmer, Tone) und Gerüsten (Feldspäte, Quarz). Das Umordnen dieser Verbindungen ist das Lieblingshobby der Geologie – und der Grund, warum Silikate so viele Strukturen und Eigenschaften zeigen.

Verwitterung & Sande

Quarz (SiO₂) ist chemisch widerstandsfähig, überdauert Verwitterung und wird zu Sand und Sandstein. Schmilzt man ihn mit Flussmitteln, erhält man Glas, farblos, bis Spurenmetalle es wie Buntglas einfärben.

Elementares Silizium

• Stahlgrau bis Kanonengrau mit einem schwachen blauen Schimmer (dünne Oxidinterferenz).
• Oberfläche: metallischer Glanz bei Bruch oder Politur; glasige muschelige Bruchstücke wie Feuerstein.
• Form: kristalline Wafer/Ingotscheiben, klobiges polykristallines „Metall-Si“ aus Schmelzöfen oder filigrane Dendriten, die aus Schmelzen gewachsen sind.

Silica- & Silikatverwandte

• Quarzsorten: farbloser Bergkristall, violetter Amethyst, rauchig, Citrin, Rosenquarz – viele hast du bereits in diesem Crystalopedia kennengelernt.
• Siliziumkarbid (Moissanit): selten natürlich, häufig synthetisch; brillant, hart, feurig – sehr unterschiedlich zu elementarem Si.
• Siliziumnitrid- & Silikatkeramiken: zäh, matt bis seidenmatt; geschätzt im Ingenieurwesen.

Foto-Tipp: Dünner Oxidfilm auf poliertem Si erzeugt irisierende Blautöne; ein diffuses Licht bei ~30° zeigt es ohne starke spiegelnde Reflexe.

Schritt 1 — Siliziummetall

Hochreiner Quarz + Kohlenstoff werden in einem Lichtbogenofen geschmolzen, um metallurgisches Si (~98–99% Reinheit) herzustellen. Es sieht aus wie dunkles, glänzendes, klobiges Metall mit glasartiger Bruchfläche.

Schritt 2 — Polysilizium

Reinige das Metall chemisch (z. B. über Trichlorsilan-Wege) zu ultrareinem Polysilizium (9N+). Denk an blasse, frostige Stäbe oder Perlen—Rohmaterial für Chips und Solarzellen.

Schritt 3 — Einkristalle

Schmelze und ziehe einen Samen, um einen Czochralski-Ingots (Mono-Si) zu züchten. Schneide ihn in Wafer, poliere und wachse eine dünne Oxidschicht. Muster mit Licht und Chemie, um Transistoren zu formen, die kleiner als eine rote Blutzelle sind. Magie, aber mach es Materialwissenschaft.

Silizium vs. Silikon

Silizium = Element (Si). Silikon = Polymer (Backformen, Dichtstoffe). Wenn es sich wie Gummi biegt, ist es kein elementares Silizium.

Silizium vs. Siliziumdioxid (Quarz)

Elementares Si ist metallisch-grau und undurchsichtig. Quarz ist farblos bis vielfarbig, glasig und transparent/transluzent; die Zusammensetzung ist SiO₂.

Silicium vs. Siliciumcarbid (Moissanit)

SiC ist eine Keramik, extrem hart (Mohs ~9,25) mit hoher Brillanz – beliebt als Diamant-Alternative. Elementares Si ist weicher, matter und undurchsichtig.

Metallische Mineralien

Siliciumklumpen können mit Galenit oder Hämatit verwechselt werden. Schnelle Erkennungsmerkmale: geringes Gewicht (2,33 g/cm³), muschelige Absplitterungen und ein bläulicher Oxid-Schimmer – keine kubische Spaltbarkeit (Galenit) oder roter Strich (Hämatit).

„Blaue Wafer“

Das schöne Blau auf polierten Wafern ist eine dünne Oxid-Interferenzfarbe, kein Pigment. Kippen Sie es, und es ändert sich subtil – das ist Physik bei einer Modenschau.

Schnelle Checkliste

• Stahlgrau, spröde, glasiger Bruch? → wahrscheinlich elementares Si.
• Transparenter/gläserner Kristall mit muscheliger Bruchfläche? → Silica (Quarz).
• Federndes, gummiartiges „Si“? → Silikonpolymer, nicht das Element.

Was Sammler sehen

In Sammlungen bedeutet „Silicium“ meist raffiniertes Silicium-Metall: klobige, glänzende Stücke aus Schmelzöfen; zarte Dendriten, die aus Schmelzen gewachsen sind (schneeflockenähnlich); oder dünne Wafer-Fragmente, die Interferenzfarben zeigen. Echtes natürliches Silicium ist eine Seltenheit und typischerweise mikroskopisch.

Wo die Geschichte beginnt

Geologisch ist die Geschichte von Silicium überall: Quarzadern in Graniten, Sandsteinen und Stränden; Feldspäte und Glimmer in Krustensteinen; und hochmoderne, von Menschen hergestellte Einkristalle, die überall dort wachsen, wo Chipfabriken summen.

Für elementare Si-Proben

• Wie Glas behandeln: Es ist hart, aber spröde – Kanten können absplittern.
• Lange Einweichzeiten vermeiden; mit einem weichen, trockenen Tuch abwischen. Ein Hauch Luft + Mikrofaser bringt den Glanz zum Strahlen.
• Einzeln lagern; schwere Mineralien können die Kanten beschädigen.

Für Wafer/Ingots

• Fingerabdrücke ätzen Oxid-Tönungen ein – Handschuhe verwenden oder am Rand halten.
• Leicht schräg mit kleinem Spotlicht ausstellen; die blaue Interferenz wirkt wunderschön.
• Magneten fernhalten? Magnete schaden Silizium nicht, aber nahegelegene ferromagnetische Materialien können empfindliche Ständer umwerfen – dieser Tipp betrifft mehr die Physik als die Chemie.

Für Silica-Verwandte

• Quarzsorten sind langlebig (Mohs 7). Milde Seife + Wasser ist in Ordnung.
• Thermischen Schock bei eingeschlossenem Quarz vermeiden (geheilte Risse können aufspringen).
• Von Korund-/Diamant-Nachbarn trennen, um den Glanz zu bewahren.