Silicon - www.Crystals.eu

Silikon

Silikon • Unsur Si • metaloid • Grup 14 Nomor atom 14 • Massa atom ≈ 28.085 • Kristal: kubik berlian (jaringan sp³) Meleleh 1414 °C • Mendidih 3265 °C • Kepadatan ~2.33 g/cm³ Kerak bumi: ~27% miturut massa minangka silikat & silika Gap pita (300 K): ~1.12 eV (tidak langsung) • Konduktivitas termal ~149 W/m·K

Silikon — Arsitek Tenang saka Watu lan Mikrochip

Silikon dumunung ing persimpangan geologi lan urip modern. Ing alam, iku tulang punggung silikat—mineral sing mbangun umume watu. Ing laboratorium, dadi papan kanggo chip lan sel surya sing nyuplai energi donya kita. Katon sederhana—abu-abu baja, rada biru ing ngisor oksida tipis—nanging ikatan tetrahedral, kisi sing rapi, lan kemampuan nggawa bisikan listrik cilik mbentuk jaman digital. (Sederhana? Ya. Uga bintang.)

🧪
Apa iku
Silikon elemental (Si)—metaloid sing rapuh, katon kaya logam kanthi struktur kubik berlian; umum ditemokake minangka SiO₂ lan silikat ing alam
🔌
Napa iki penting
Semikonduktor saka jaman informasi; dhasar saka kaca, keramik, beton, lan kerak ing ngisor sikil kita
🧼
Ringkesan perawatan
Si unsur iku atos nanging rapuh; pecah kaya kaca; tangani wafer lan spesimen dendritik “logam-Si” kanthi ati-ati

Identitas & Penamaan 🔎

Unsur vs. silika vs. silicone

Silicon iku unsur Si. Silika iku SiO₂ (quartz, kristobalit, tridimit, opal). Silikat iku mineral sing dibangun saka tetrahedra SiO₄ (feldspar, pyroxene, mica, lsp.). Silicone iku polimer sintetis kanthi tulang punggung Si–O–Si—migunani kanggo peralatan masak, ora ditemokake minangka mineral. Jeneng kulawarga padha, pribadine beda banget.

Metaloid karo loro donya

Ing tabel periodik, silicon ana ing antarane logam lan nonlogam, nduweni sifat saka loro-lorone: berkilau lan rapuh, ngeterake panas kanthi apik, nanging wujud murnine iku semikonduktor—ngisolasi ing suhu rendah, ngeterake nalika dipanasake, kena cahya, utawa doping.

“Silicon asli” alami? Unsur Si pancen ana areng banget ing alam (butiran mikroskopis ing sawetara meteorit lan lingkungan vulkanik sing ora umum). Kabeh silicon ing sekitar kita umume ana minangka silika/silikat.

Silicon ing Bumi 🌍

Tulang punggung kerak

Sawise oksigen, silicon iku unsur kaping loro paling akeh ing kerak bumi, ana ing wangun SiO₂ lan silikat. Saka granit (quartz + feldspar + mica) nganti basal (pyroxene + plagioclase + olivine), tetrahedra silikat iku blok bangunan dhasar.

Tetrahedra nganti ngisor

Kelompok SiO₄ nyambung dadi rantai (pyroxenes), rantai ganda (amphiboles), lembaran (micas, lempung), lan kerangka (feldspar, quartz). Ngatur ulang sambungan iki iku kegiyatan favorit geologi—lan kenapa silikat nduweni akeh struktur lan sifat.

Pelapukan & pasir

Quartz (SiO₂) iku kimiahe kuwat, tahan cuaca nganti dadi pasir lan batugamping. Lebokake karo flux lan sampeyan entuk kaca, tanpa werna nganti logam jejak menehi werna kaya jendela kaca patri.

Lapisan kerak punika sejatine papan dolanan ageng Si–O, kanthi aluminium, magnesium, lan kanca-kanca melu main.

Kados Pundi Tampilanipun 🎨

Silikon elemental

  • Abu-abu baja nganti logam senapan kanthi warna biru samar (interferensi oksida tipis).
  • Permukaan: kilap logam nalika pecah utawa dipoles; cip konkoidal kaya kaca kaya flint.
  • Bentuk: wafel kristalin/irisan ingot, polikristalin blok “logam‑Si” saka smelter, utawa dendrit alus sing tuwuh saka lelehan.

Silika & kerabat silikat

  • Varietas kuarsa: kristal watu tanpa warna, ametis ungu, smoky, sitrin, mawar—sampeyan wis ketemu akeh ing Crystalopedia iki.
  • Silikon karbida (moissanite): langka alami, umum sintetis; cemerlang, keras, nyala—beda banget karo Si elemental.
  • Keramik silikon nitrida & silikat: kuat, matte nganti satin; dihargai ing teknik.

Tip foto: Oksida tipis ing Si sing dipoles menehi biru iridesen; cahya difusi tunggal ing ~30° nuduhake tanpa silau spekuler sing kenceng.

Sifat Fisik & Elektronik 🧪

Properti Nilai Biasa / Cathetan
Klasifikasi Metaloid; simbol unsur Si; Grup 14 (keluarga karbon)
Struktur Diamond‑cubic (saben Si nyambung karo papat tangga teparo ing jaringan tetrahedral)
Kekerasan ~6.5 (Mohs) — bisa nggores kaca, nanging rapuh
Kerapatan ~2.33 g/cm³ (20 °C)
Konduktivitas termal ~149 W/m·K (300 K) — panyebaran panas sing apik dibandhingake karo akèh logam
Elektrikal Semikonduktor intrinsik; resistivitas mudhun karo suhu/doping
Gap pita ~1.12 eV (tidak langsung) ing 300 K — apik kanggo elektronik, cukup kanggo surya sambungan tunggal
Optik Ora tembus pandang ing cahya katon; tembus pandang ing inframerah luwih saka ~1.1 μm (digunakake kanggo optik IR)
Kimia Tahan marang akèh asam; oksidasi ing suhu dhuwur dadi kulit pelindung SiO₂
Reaktivitas Bentuk silisida karo logam; reaksi karo halogen; larut ing alkali panas
Doping kanthi ringkes: tambahake sethithik fosfor/arsen → tipe-n (elektron ekstra). Tambahake boron → tipe-p (lubang). Gabungke kanthi pinter lan sampeyan entuk diode, transistor, logika—lan ya, telponmu.

Saka Quartz menyang Chip 🧭

Langkah 1 — Logam silicon

Quartz murni dhuwur + karbon dilebur ing tungku busur listrik kanggo nggawe Si tingkat metalurgi (~98–99% kemurnian). Iki katon kaya logam peteng, nggilap, lan blok-blok kanthi pecahan kaya kaca.

Langkah 2 — Polysilicon

Refine logam kanthi kimia (umpamane, liwat jalur trichlorosilane) dadi polysilicon ultra-murni (9N+). Bayangake batang utawa manik-manik sing pucet lan frosty—bahan baku kanggo chip lan sel surya.

Langkah 3 — Kristal tunggal

Lelehake lan tarik wiji kanggo ngembangake Czochralski ingot (mono‑Si). Iris dadi wafer, poles, lan ngembangake oksida tipis. Pola nganggo cahya lan kimia kanggo mbentuk transistor sing luwih cilik tinimbang sel getih abang. Kaya sihir, nanging dadi ilmu bahan.

Rahasia silicon: lapisan tipis sing bisa pulih dhewe saka SiO₂—isolator listrik sing sampurna—sing dibangun langsung ing kristal sing padha sing diisolasi.

Tampilan mirip & kebingungan 🕵️

Silicon vs. silicone

Silicon = unsur (Si). Silicone = polimer (peralatan panggang, sealant). Yen bisa meleng kaya karet, iku dudu silicon elemental.

Silicon vs. silika (quartz)

Si elemental iku warna abu-abu logam lan ora tembus pandang. Quartz ora ana warnane nganti warna-warna akèh, kaya kaca, lan tembus pandang/translucent; komposisi yaiku SiO₂.

Silikon vs. silikon karbida (moissanite)

SiC iku keramik, banget keras (Mohs ~9.25) kanthi kilap dhuwur—populer minangka alternatif berlian. Si elemental luwih alus, pudar, lan ora tembus pandang.

Mineral logam

Gumpalan silikon bisa disalahake dadi galena utawa hematit. Tandha cepet: berat rendah (2.33 g/cm³), pecahan konkoidal, lan kilap oksida kebiruan—dudu belahan kubik (galena) utawa garis abang (hematit).

“Wafer biru”

Warna biru sing ayu ing wafer sing dipoles iku warna interferensi oksida tipis, dudu pigmen. Yen diputer, warnane owah alus—iku fisika sing nampilake fashion show.

Dhaptar priksa cepet

  • Abang baja, rapuh, pecahan kaca? → kamungkinan Si elemental.
  • Kristal transparan/kaca kanthi pecahan konkoidal? → silica (kuarsa).
  • “Si” sing lentur lan karet? → polimer silikon, dudu unsur.

Spesimen & Lokasi 📍

Apa sing dideleng kolektor

Ing koleksi, “silikon” biasane ateges logam silikon murni: potongan blok sing padhang saka pabrik peleburan; dendrit alus sing tuwuh saka lelehan (kaya salju); utawa fragmen wafer tipis sing nuduhake warna interferensi. Silikon asli iku arang lan biasane mikroskopis.

Ngendi crita diwiwiti

Secara geologis, crita silikon ana ing endi-endi: urat kuarsa ing granit, pasir watu, lan pantai; feldspar lan mika ing watu kerak bumi; lan kristal tunggal buatan manungsa sing ditandur ing pabrik chip.

Gagasan label: “Silicon (Si elemental), diamond‑cubic; spesimen yaiku logam murni / pertumbuhan dendritik / irisan wafer. Aja bingung karo silica (SiO₂) utawa silikon (polimer).”

Cathetan Perawatan & Tampilan 🧼🖼️

Kanggo spesimen Si elemental

  • Tangani kaya kaca: kandel nanging rapuh—pinggiran bisa pecah.
  • Aja direndem suwe-suwe; usap nganggo kain alus lan garing. Angin seger + microfiber nggawe kilap luwih padhang.
  • Simpen piyambak-piyambak; mineral abot bisa ngluka pinggiran.

Kanggo wafers/ingots

  • Sidik jari nggores warna oxide—gunakake sarung tangan utawa gendhong saka pinggiran.
  • Tampilake kanthi sudut cilik nganggo sorot cilik; interferensi biru katon apik banget.
  • Jaga magnet adoh? Magnet ora bakal ngrusak silicon, nanging ferromagnetik sing cedhak bisa ngglundhungake dudukan sing alus—tips iki luwih babagan fisika tinimbang kimia.

Kanggo sedulur silika

  • Varietas kuarsa tahan lama (Mohs 7). Sabun alus + banyu cukup.
  • Aja nganti kejutan termal ing kuarsa sing kalebu (retakan sing wis mari bisa pecah).
  • Pisahake saka tetanggan korundum/berlian kanggo njaga kilap.
Gagasan tampilan: Pasang dendrit silicon sing nggilap karo kristal kuarsa sing cetha lan kristal SiC (moissanite) cilik. Telu crita Si sing beda ing siji pameran mikro sing rapi.

Pitakonan ❓

Apa silicon iku logam?
Iku metaloid: katon kaya logam lan ngeterake panas kanthi apik, nanging sacara listrik iku semikonduktor kanthi celah pita—ora logam klasik utawa nonlogam.

Kenapa silicon apik banget kanggo chip?
Oxide SiO₂ asli iku isolator apik banget sing tuwuh langsung ing silicon, ngidini kontrol presisi transistor cilik. Uga, silicon akeh lan bisa dimurnekake nganti tingkat sing nggumunake.

Apa aku bisa nemokake silicon asli ing alam?
Arang lan biasane mikroskopis. "Silicon" sing bisa sampeyan gendhong biasane logam sing wis dimurnekake. Ing alam, silicon luwih seneng gabung karo oksigen dadi silika/silikat.

Apa sebab warna biru ing wafers?
Iku interferensi film tipis saka lapisan SiO₂ sing tipis banget. Ganti kandelane lan warnane owah—kaya lenga ing banyu, nanging luwih resik.

Apa silicon padha karo silicone?
Ora. Silicon iku unsur; silicone iku polimer (pikirake mat panggang fleksibel). Jeneng padha, donya beda.

Guén cilik: Silicon ora suka perhatian—mung njaga kabeh liyane tetep nyambung.
Bali menyang Blog