Son Haberler

Silisyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

-
Eylül 11, 2022
Silisyum Nedir? (Özellikleri, Kullanımı)

Silisyum, çakmaktaşının ve sırçanın bulgusundan bu yana binlerce yıldır kullanılan bir maddedir. Bir Hayli bedelli taşın ve mineralin bileşiğinde yer alır.

Silisyum Nedir? Özellikleri, Kullanımı

Silisyum, yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında ikinci sırada yer alır. Elektronik aygıtların ve entegre devrelerin hammaddesi konumundaki silisyum, bilgisayar sistemlerinin de yapıtaşı kalitesindedir. Teknoloji merkezi Silikon Vadisi, bu nedenle ismini silisyumdan alıyor. İngilizce “silicon” ifadesinin Türkçe karşılığının “silisyum” olduğunu da belirtelim bu arada… Sırçaların hammaddesi olan kumlar da silisyum içeriği nedeniyle kullanılabilmektedir. Taş Devri’nden bu yana kullanılan; ancak bilimsel anlamda 193 sene evvel keşfedilen silisyumun nörolojik rahatsızlıklarda kullanılabilecek yongaların ana maddesi olabilecek kalitede bir element olduğu ispatlanmış vaziyette. Nebatların yaşamı için hayati ehemmiyeti olan bu nazenin maddenin dünyasına göz atalım.

Tarihçesi

Silisyum insanlık tarihinde ilk olarak çakmaktaşı formunda kullanılmıştır. Taş Devri’nde muhtelif aletlerin yapıtaşını çakmaktaşı oluşturmuş. Daha Önceki uygarlıklarda kaya kristali gibi silika formları da kullanılmış. Silisyumun tabiattaki bolluğu da kimya şehrimi ile uğraşan bilim adamlarının her zaman ilgisine sürüklemiştir. Sırçanın bulgusundan daha evvellere uzanan binlerce senelik bir geçmişe sahip elementtir. Seramik tarihi ile de irtibatlı bir maddedir.

Silisyumla alakalı ilk bilimsel çalışmalar 1811 senesinde yapıldı. Joseph Gay Lussac ve Louis Jacques Thenard, silisyum tetraklorürü potasyum metaliyle tepkimeye sokarak çok saf olmayan silisyum elde etti. Saf silisyumun elde edilmesi ise 1824 senesinde hakikatleşti. İsveçli kimyacı Jöns Jacob Berzelius, potasyum fluorosilikatı ısıtarak oranla saha saf silisyum tozu elde etti. Bu nedenle silisyumun kâşifi olarak kabul edildi. 1854 senesinde Henry Deville ilk defa kristal silisyum üretti.

Silisyum sözcüğü, Latince “çakmaktaşı” anlamındaki “silex” veya “silis” kelimelerinden türetilen bir kelime… İngilizce, “silicon” sözcüğünün karşılığı aynı zamanda.


Kimyevi Özellikleri

Kimyevi sembolü “Si” olan silisyumun atom numarası 14’cins. Atom ağırlığı 28,09’dur. Element tablosunun 4-A grubunda yer alır. Germanyumla eş fiziksel özellikler gösterir. Erime noktası 1414 derece, kaynama noktası 3265 derecedir. Metal ve ametal arası metaloid bir elementtir. Kimyevi tutumlarda metallere eş. Kırılgan, yarı geçirgen ve elektropozitiftir. Sıcaklığı çoğaldıkça geçirgenliği de çoğalır. Metallerde ise sıcaklık çoğaldıkça geçirgenlik düşmektedir. Ultra saf hali mavi-gri metalik bir renkte parlak ve katıdır. Toksik değildir; ancak asbest gibi kanserojen bazı silikatlar bulunur. Bir Hayli bileşik ve alaşımda yer alabilir. 60 değişik silikatta silisyum vardır. Gümüş, çinko ve mermi gibi metallerle çözünür.

Oksijenden sonra tabiatta en bol bulunan ikinci elementtir. Kâinatta en bol bulunan elementler arasında yedinci sıradadır. Yerkabuğu, yüzde 27,7 oranında silisyum kapsar. Tabiatta genellikle silis veya silikatlar halinde bulunur. Genellikle saf olarak bulunmaz. Ağırlıklı olarak silisyum dioksitle irtibatlı olarak yaradılışları vardır.

Bazı kumlar, kaya kristalleri, ametist taşı, akik, çakmaktaşı ve opal gibi bir hayli taş silisyum kapsar. Bazı ehemmiyetli silikat formları; asbest, granit, feldispat ve mika gibi maddelerdir. Granit gibi kompleks kayalar, beyaz kumlar silisyum kapsar. Silisyum oksit, kumun en yaygın bileşenidir. Silisyum dioksit SiO2, silisyumun çakmaktaşı formudur ve tabiatta en yaygın bulunan bileşiğidir. Silis veya kuvars, kristalize olmamış silisyumdan oluşur. Opal taşı, su molekülleri ile bağlanmış bir silis şeklidir.

Natürel silisyum, kararlı üç izotoptan oluşur. Bu izotoplar; Silisyum-28 % 92,22, Silisyum-29 % 4,6, Silisyum-30 % 3,1 biçimindedir. Muhtelif suni radyoaktif izotopları ile beraber toplam 24 izotopu bulunur. Oda sıcaklığında amorf ve kristal olarak iki allotropu vardır. Amorf formu, kahverengi toz biçimindedir. Kristal formu ise metalik parlak, grimsi bir renge sahiptir.


Kullanım Alanları

Elementer silisyum, kumun bir elektrikli fırında indirgenmesiyle ticari olarak üretilir. Elektronik sanayisi için bazı kristalleştirme usulleri uygulanarak yüksek saflıkta silisyum üretilir. Elektronik makinelerde kullanılan silisyumun kabul edilebilir saflık kıymeti yüzde 99,99 oranında olmalıdır. Silisyumun elektronik makinelerde elektriksel özelliklerini gözetmesi için bor, galyum, fosfor ve arsenik gibi maddeler kullanılır. Bilgisayarlarda ve mikroelektronik parçalarda yarı geçirgen olarak kullanımı yaygındır.

Silisyum, bazı alaşımlarda kullanılır. Çelik, pirinç, bronz gibi metallerle alaşımları bir hayli mahsulün hammaddesidir. Çelik alaşımı, isyankarda dayanıklı kapların imalinde kullanılır. Alüminyum ve demir alaşımları dinamolar, transformatör plakaları, motor gövdeleri, motor silindir başları, ekip tezgâhlarında dayanıklı malzeme olarak kullanılır. Silisyum yağı, bazı kozmetik mahsullerinin ehemmiyetli bir maddesidir. Sırça üretiminde kullanılan kumlar, silisyum bileşiğidir. Silisyum karbür, elmas kadar serttir ve yıprandırıcı mahsullerde kullanılır. Sodyum silikat, “su sırçayı” olarak öğrenilir ve sabunlar ve yapıştırıcılarda gözetici maddedir.

Silisyum-oksijen polimerleri, sızdırmazlık malzemesi olan silikon yapmakta kullanılır. Silikonlar, akışkan, reçine ve elastomer olarak üretilir. Silikon; banyolar, boru eklemleri, çatılar, pencereler ve kapılar gibi bir hayli bölgede ehemmiyetli bir sızdırmazlık maddesidir. Göğüs implantı gibi tıbbi implantlarda kullanılan silikon, silisyumun ehemmiyetli bir bileşenidir.

Silisyumun kullanıldığı bazı mahsulleri şöyle sıralayabiliriz; saç kremleri, seramik, tuğla, emaye, çimento, zımpara, lazerler, transistörler, güneş bataryalar, bilgisayar yongaları, makine yağları, cilalar, tıbbi implantlar, diyotlar, hafızalar, kauçuk, contalar, izolatör malzemeler, deterjan, konut kimyevileri, kremler…

Silisyumun Biyolojik Rolü

Silisyum, kimyevi anlamda karbona eşliği bulunması nedeniyle yaşam formu için ehemmiyetli görülen elementlerdendir. Özellikle nebatlar için hayati rolü vardır. Nebatlar, hücre duvarlarını kuvvetlendirmek için silisyum kullanır. Fitolitler; buğdaygiller, reçinelerin iğne yaprakları, sarımsak tohumu gibi bir hayli nebatın yapraklarında yer alan ve opal cinsinde silisli kabuklaşmadır. Bazı nebatlarda oluşan minik silika parçacıklarıdır. Nebatlar, kökleri ile aldıkları yer altı suyunda çözünmeyen minerallerden fitolitler üretir ve bunlar nebatların muhtelif hücrelerinde depolanır. Fitolitler, nebatların birbirlerinde ayırt edilmesinde kullanılır. Fitolit parçacıkları çürümez, fosilleşebilir. Bu nedenle arkeolojik araştırmalarda bulunan nebat cinslerinin tespitinde fitolitler ehemmiyetli bilgiler sağlar. Silisyumun hayvan hücrelerindeki rolü ise bilinmeyendir; ancak hayvan organizmalarında çok minik ölçülerde bulunur. Denizlerdeki diatomların hücre duvarlarında da silisyum içeriği vardır.

İnsan bedeninde emin bir uzuvda konsantre değildir. Bağ dokuları ve ten silisyum kapsar. Silisyum kristalinin ciltte ve gözde tahriş edici tesirleri vardır. Silisyum, zehirli bir madde olmamasına karşın bazı silikatlar insanlar üzerinde öldürücü tesire sahiptir. Silisli toz bulunan etraflarda çalışan insanlar, “silikozis” ismi verilen ölümcül akciğer hastalığını tutulabilir. Bu etraflarda çalışan emekçilerdeki böbrek rahatsızlıklarının da kristal silisle irtibatlı olabileceği belirtiliyor.

Silisyumla alakalı son senelerde yapılan çalışmalarda özellikle nörolojik rahatsızlıklarda kullanılabileceğini ortaya koydu. Silisyum bileşenlerinden oluşan bir yonga ile beyin hücreleri arasında irtibat kurmaya çalışan analistler, beyin hücrelerinden gelen elektrik sinyallerin yongaya iletilebileceğini veya yongadaki sinyallerin beyin hücrelerine iletilebileceğini tespit etti. Bu da nörolojik rahatsızlıkların rehabilitasyonunda bu silisyum bileşeni yongaların kullanılabileceği umudunu ortaya çıkardı.


Bunları Öğreniyor Musunuz?

Yerkabuğunun yüzde 75’ini oksijen ve silisyum oluşturur. Oksijen % 47,3, silisyum % 27,7.
Yıldızlar ve meteorlarda yüksek oranda silisyum bulunur.
Yerkabuğundaki silisyumun çoğu kuvars ve kumlardaki silisyum dioksit olarak bulunur. Ayrıca 64 değişik elementin bileşiğinde silisyum vardır.
Silisyumun ehemmiyetli bir bileşiği olan kuvars kumlarının Türkiye’deki rezervi 750 milyon ton civarındadır.
Kumların sırçalarda kullanılmasının nedeni silisyum içeriğidir. Başka Bir Deyişle silisyum olmasa belki de sırça üretilemeyecekti.
Bilgisayarlar ve entegre devreler silisyum teknolojisi üzerinde inşa edilir.
Kaliforniya’daki ünlü teknoloji merkezi Silikon Vadisi, ismini, bilgisayar yongalarında kullanılan silisyumdan alır.
En fazla silisyum üreten ülkeler Çin, Rusya, Norveç ve Brezilya’dır.