실리콘에 대한 10 가지 사실

주기율표를 얼마나 잘 알고 있습니까? 우리의 The Elements 시리즈는 관찰 가능한 우주의 기본 구성 요소와 당신의 삶과의 관련성을 하나씩 탐구합니다.

실리콘은 메탈 로이드 (metalloid)입니다. 금속과 같지 않고 비금속과 같은 특성을 가진 원소입니다. 주머니에 휴대폰이 있거나 신발에 먼지가 있으면 실리콘을 가지고있는 것입니다. 이 항상 존재하는 요소에 대해 자세히 알아보십시오.

1. 그것은 단지 모든 곳에 관한 것입니다.

그것은 우주에서 일곱 번째로 가장 풍부한 원소이며 지구 지각에서 훨씬 더 널리 퍼져 있으며, 무게로 가장 흔한 원소 인 산소 다음으로 두 번째입니다. 지각 아래의 층 (맨틀)도 실리콘이 풍부합니다. 원자 번호 14로 주기율표에서 탄소 바로 아래에 있습니다.

2. 실리콘은 실리콘과 같은 것이 아닙니다.

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단어실리콘유방 보형물을 생각하게 만들지 모르지만 실제로는 탄소와 수소 분자가 측면에 결합 된 실리콘과 산소 원자가 번갈아 가며 만들어진 합성 물질 그룹에 대한 일반적인 용어입니다. 이러한 측면 분자 그룹을 혼합하고 사슬 사이에 연결을 생성함으로써 화학자들은 모든 종류의 다른 특성을 가진 실리콘을 만들 수 있습니다. 예, 유방 보형물뿐만 아니라 자동차 광택제, 전기 케이블 주변의 단열재, 심지어 헤어 컨디셔너에서도 실리콘을 찾을 수 있습니다. 우리는 또한 과학자들이 고무에 대한 대안을 만들려고 노력하던 제 2 차 세계 대전 중에 발명 된 Silly Putty에 대한 실리콘에 감사 할 수 있습니다.

3. 우리는 실리콘의 요소 적 특성을 알지 못한 채 수천 년 동안 실리콘을 사용했습니다.

실리카는 유리의 주요 성분으로, 적어도 이집트인들이 기원전 2500 년에 재료로 구슬을 만든 이래로 인류가 만들어 왔습니다. 중국에서 진나라와 한 왕조는 유명한 테라코타 군대의 일부를 포함하여 다양한 장식을 위해 규산 바륨 구리로 만든 보라색과 파란색 안료를 사용했습니다.

사람들이 물질이 산소와 실리콘이라는 두 가지 다른 요소로 더 분리 될 수 있다는 것을 깨닫기까지는 수세기가 걸렸습니다. 1700 년대 후반 프랑스의 화학자 앙투안 라부아지에 (Antoine Lavoisier)는 '흙'물질 (건조하고 차가운 물질)으로 분류 된 특정 물질이 때때로 금속처럼 행동한다는 사실을 발견했습니다 (다른 특성 중에서도 단단하고 밀도가 높고 늘어나지 않는 특성). 실리카가 그중 하나였습니다. Lavoisier는 아마도 지구 중 일부는 실제로 산소 분자였으며 아직 발견되지 않은 금속과 같은 원소였습니다.

당시 화학자들은 실리콘 원자와 강한 결합을 형성하는 산소 원자를 제거하는 방법을 몰랐습니다. 1820 년대에 Jons Berzelius라는 스웨덴 화학자가 마침내 실리콘 함유 화합물에서 실리콘을 정제하여 그의 실험실에서 실리콘을 얻을 수 있었을 때 그 상황이 바뀌 었습니다. (어떻게했는지는 확실하지 않습니다.) Berzelius의 돌파구는 1794 년에 사망 한 Lavoisier가 자신의 추측이 사실임을 입증하기에는 너무 늦었습니다.

4. 실리콘은 실리콘의 가장 일반적인 형태입니다.

이산화 규소라고도하는이 분자는 하나의 실리콘 원자와 두 개의 산소 원자 (SiO2)로 구성됩니다. 우리가 실리콘이라고 부르는 대부분은 실제로 미네랄과 식물 모두에서 발견되는 실리카입니다. 많은 식물이 토양에서 흡수하는 실리카를 사용하여 식물 석이라고하는 독특한 미세 구조를 만듭니다. 과학자들은 그 이유를 확신하지 못합니다. 미세한 손상으로부터 보호하거나 구조적 지원을 제공하거나 식물이 추가 실리카를 사용하는 방법 일 수도 있습니다.

식물 석은 식물이 썩은 후에도 오래 맴돌기 때문에 한 지역의 깊은 역사를 밝힐 수 있습니다. 예를 들어 숲이든 초원이든, 사람들이 풍경을 어떻게 사용 했든 상관 없습니다. Rutgers University의 식물 석 전문가이자 인류학자인 Dan Cabanes는 식물 석을 사용하여 네안데르탈 인이 스페인 북부의 동굴에 집을 짓고 그들이 반복적으로 사용하는 풀이 깔린 수면 공간을 만든 방법을 이해했습니다. 그리고 식물 석은 불타서 살아 남기 때문에“우리는 그들이 어떻게 불을 피웠는지 또는 그들이 소비 한 음식의 유형을 연구 할 수 있습니다.”라고 Cabanes는 Trini Radio에 말합니다.

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하지만 그림이 항상 완벽하지는 않습니다. 때로는 두 개의 다른 식물이 같은 모양의 식물 석을 만들고 일부 식물은 전혀 만들지 않기 때문입니다.

5. 아름다운 돌의 핵심 구성 요소입니다…

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자수정, 오닉스, 마노와 같은 화려한 보석은 모두 실리카로 만들어져 있습니다. 각 암석에서 실리카 분자는 결정 구조라고하는 반복되는 3D 기하학으로 배열됩니다. 바위의 작은 불순물뿐만 아니라 다른 배열은 각 보석의 독특한 모양을 제공합니다.

6.… 그리고 DIATOMS의 눈부신 아름다움.

Anatoly Mikhaltsov, Wikimedia Commons // CC BY-SA 4.0

실리카는 또한 전 세계에서 발견되는 조류의 일종 인 규조류의 세포벽을 형성합니다. 매혹적인 다양한 모양으로 나오는 규조류는 담수와 바닷물 모두에서 살 수 있습니다. 그들이 죽을 때, 그들의 세포벽은 '규조토'의 백악질 퇴적물로 축적 될 수 있습니다. 우리는 고양이 쓰레기에서 치약에 이르기까지 모든 종류의 것들에 사용합니다.

7. 실리콘은 기술 분야에서 매우 유용합니다.

실리콘은 전기를 완벽하게 전도하거나 절연하지 않고 오히려 그 사이 어딘가에있는 물질 인 반도체 역할을 할 수 있습니다. 이 속성은 전기 흐름을 제어하려는 전자 제품의 많은 부분에서 중요합니다. “반도체의 아름다운 점은 불순물을 추가하여 전도도를 조정할 수 있다는 것입니다.”라고 Stanford University의 전기 공학 교수 인 Eric Pop은 Trini Radio에 말합니다. 순수 실리콘은 절연체이지만 인이나 비소와 같은 다른 특정 원소를 소량으로 '도핑'하면 전기 전도가 더 좋아집니다.

게르마늄이나 갈륨 비소를 포함한 다른 재료는 실리콘보다 더 나은 반도체이지만 실리콘은 전자 제조업체들 사이에서 가장 인기있는 선택입니다 (1970 년대 샌프란시스코 남부의 집중이 '실리콘 밸리'라는 이름에 영감을주었습니다). 저렴하고 어디에나 있고 산화를 많이 좋아하기 때문에 공기에 노출되면 편리하게 자체 절연 층을 만들 수 있습니다.

8.… 그러나 연구자들은 더 나은 옵션을 찾고 싶어합니다.

Pop과 같은 엔지니어는 더 빠른 컴퓨팅에 대한 요구를 충족하기 위해 전자 제품의 실리콘을 대체 할 재료를 찾고 있습니다. “실리콘은 반도체의 Honda Civic과 비슷합니다.”라고 Pop은 말합니다. '일을 완수하지만 그렇게 빠르지는 않습니다.' 하지만 팝은 우수한 소재에 움푹 들어간 경우에도 저렴한 가격으로 실리콘이 완전히 사라지지 않을 것이라고 생각한다.

9. 실리콘은 우리의 많은 건물을 보유하고 있습니다.

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많은 일반적인 건축 자재는 실리콘 함유 물질을 기반으로합니다. 규소를 함유 한 점토 광물은 벽돌을 만드는 데 사용되며 포틀랜드 시멘트는 콘크리트의 결합 제로 사용됩니다.

10. 미국인들은 달에 약간의 실리콘을 남겼습니다.

1969 년 버즈 올드린과 닐 암스트롱이 달 위를 걸은 최초의 인간이되었을 때, 그들은 발자국 외에 몇 가지 것들을 표면에 남겼습니다. 하나는 아프가니스탄에서 잠비아에 이르기까지 73 개국 지도자들의 메시지가 새겨진 작은 실리콘 디스크였습니다. 디스크는 보호용 알루미늄 케이스 안에 들어 있으며 몇 가지 다른 품목과 함께 작은 가방에 보관됩니다. 실리콘은 달의 엄청난 온도 범위를 견딜 수 있기 때문에 공식 메시지 전달자로 선출되었습니다. 하지만 디스크는 거의 만들지 못했습니다. Aldrin은 가방에 대한 모든 것을 잊어 버리고 우주복 소매의 주머니에 넣었고 Armstrong이 그에 대해 상기시켜 주었을 때 이미 우주선 사다리에 올라갔습니다. Aldrin은 주머니를 달에 던졌습니다.