Historia
Humphry Davy misstänkte att
kvarts var en
oxid av ett okänt grundämne och började därför undersöka kvartsen. Han började med att lösa kvartsen i
lut och gjorde
elektrolys med
voltas stapel men det bildades inget ämne med metallisk glans.
Gay-Lussac och Thénard framställde kiseltetrafluorid (SiF
4) genom att leda gasformig
vätefluorid över kvartspulver. Sedan ledde de kiseltetrafluoriden över varm kaliummetall och de såg en kraftig reaktion. Efter sköljning såg man ett rödbrunt, fast ämne som kanske var orent kisel.
Den som räknas som upptäckaren av kisel är dock Jöns Jacob Berzelius. Han upphettade en blandning av kvarts, järn och kol, och då bildades järnsilicid. Han hällde saltsyra på restprodukten och såg att det bildades mer vätgas än av samma mängd järn som han hade från början. Detta betydde att han måste ha framställt kvartsens 'metall'. Brezelius framställde nu kiseltetrafluorid och lät den reagera med pottaska och fick då en dubbelfluorid (kaliumhexafluorosilikat K2SiF6) som han sedan reducerade med metalliskt kalium och sedan behandlade med vatten.
Användning
Kisel är ofta använt i
halvledare som återfinns i bland annat kretskorter,
diod och
hårddiskar.
Kisel inom legeringar
- Ett av de största användningsområdena för kisel i legeringar är med aluminium för att producera lättmetall legeringar som samtidigt har hög hållfasthet, dessa legeringar används ofta i bilar och andra fordon. Över hälften av världskonsumtionen av kisel går till detta ändamål.
- Hos halvledare används kisel som har dopats med andra ämnen och det används i bland annat solceller och transistorer.
- Ett annat legeringsämne som kisel legeras med är järn, denna legering används för sin höga hållfasthet.
Kisel som föreningar
- Det näst största användningsområdet för kisel är i silikon, polymererer av kisel och syre med organiska sidogrupper. Silikon kan användas för att täta fogar och kan också tillämpas inom medicin, bland annat som kontaktlins och bröstimplantat.
- Kiseldioxid har väldigt stor användning eftersom det är en av huvudkomponenterna i betong, cement, keramer och glas.
- Kiselkarbid används vid slipning.
Förekomst
Kisel är det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan efter
syre och om man mäter med vikt tar kisel upp 25,7 % av grundämnena i jordskorpan. Kisel finns oftast i form av kiseldioxid eller i silikatmineral.
Ett av de bästa fyndmineralen för kiseldioxid är vanlig sand.
Framställning
Kisel framställs industriellt genom
reduktion av kiseldi
oxid med
kol vid 1900°C i elektronbågugnar.
SiO2 + C –> Si + CO2
Flytande kisel samlas då i botten av ugnen och kan tappas av med en renhet av cirka 98 %. Ultrarent kisel kan sedan framställas genom klorering till kiselklorid (SiCl4) som sedan reduceras med zink sedan gjuts kiselmetallen till stavar som förs genom spolar med högfrekvent växelström, när stavarna förs genom spolarna puttas föroreningar bakåt och rent monokristallint kisel bildas.
Kiselmetall kan också framställas genom reduktion av kiseldioxid med aluminium eller magnesium. När man använder aluminium måste svavel tillsättas till reaktionen för att ge värme åt reaktionen men då bildas giftigt svavelväte vid sköljningen. Men när man använder magnesium bildas brandfarlig silangas vid sköljningen.
SiO2 + 2Mg –> Si + 2MgO
3SiO2 + 2Al –> 3Si + 2Al2O3
Se även
Källor
Silicium
Pii (alkuaine)
Silicium
Silisium
