सिलिकॉन

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सिलिकॉन (IPA: /ˈsɪl.ɪ.kən/, kən)[1] एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Si और परमाणु क्रमांक 14 है। यह नीले-धूसर धात्विक चमक वाला एक कठोर, भंगुर क्रिस्टलीय ठोस है, और यह एक चतुर्संयोजक अधातु (कभी-कभी इसे उपधातु माना जाता है) और अर्धचालक है। यह आवर्त सारणी में समूह 14 का सदस्य है: कार्बन इसके ऊपर है; और जर्मेनियम, टिन, सीसा, और फ्लेरोवियम इसके नीचे हैं। यह अपेक्षाकृत अक्रिय है। सिलिकॉन एक महत्वपूर्ण तत्व है जो पौधों में कई शारीरिक और चयापचय प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है। सिलिकॉन का व्यापक रूप से विभिन्न विद्युत उपकरणों जैसे ट्रांजिस्टर, सौर सेल, और एकीकृत परिपथ (इंटीग्रेटेड सर्किट) में अर्धचालक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है। अपनी कम लागत, उत्कृष्ट इलेक्ट्रॉनिक गुणों और अनुकूलनीय भौतिक विशेषताओं के कारण यह अर्धचालक अनुप्रयोगों में हावी है।

ऑक्सीजन के लिए अपनी उच्च रासायनिक आत्मीयता के कारण, 1823 तक जोंस जैकब बर्ज़ेलियस इसे शुद्ध रूप में तैयार और चित्रित करने में सक्षम नहीं थे। इसके ऑक्साइड सिलिकेट के रूप में जाने जाने वाले ऋणायन (anions) का एक परिवार बनाते हैं। इसके गलनांक और क्वथनांक क्रमशः 1414 °C और 3265 °C हैं, जो सभी उपधातुओं और अधातुओं में दूसरे सबसे अधिक हैं, और केवल बोरॉन से पीछे हैं।

सिलिकॉन द्रव्यमान के आधार पर ब्रह्मांड में आठवां सबसे आम तत्व है, लेकिन पृथ्वी की पपड़ी में यह अपने शुद्ध रूप में बहुत कम पाया जाता है। यह अंतरिक्ष में ब्रह्मांडीय धूल, प्लेनेटॉइड्स, और ग्रहों में सिलिकॉन डाइऑक्साइड (सिलिका) या सिलिकेट के विभिन्न रूपों के रूप में व्यापक रूप से वितरित है। पृथ्वी की पपड़ी का 90% से अधिक हिस्सा सिलिकेट खनिजों से बना है, जिससे सिलिकॉन ऑक्सीजन के बाद पृथ्वी की पपड़ी में दूसरा सबसे प्रचुर तत्व (द्रव्यमान के अनुसार लगभग 28%) बन जाता है।

अधिकांश सिलिकॉन का व्यावसायिक उपयोग बिना अलग किए ही किया जाता है, अक्सर प्राकृतिक खनिजों के बहुत कम प्रसंस्करण के साथ। इस तरह के उपयोग में मिट्टी, सिलिका रेत, और पत्थर के साथ औद्योगिक निर्माण शामिल है। सिलिकेट्स का उपयोग मोर्टार और स्टुको के लिए पोर्टलैंड सीमेंट में किया जाता है, और पैदल रास्तों, नींव और सड़कों के लिए कंक्रीट बनाने के लिए सिलिका रेत और बजरी के साथ मिलाया जाता है। इनका उपयोग चीनी मिट्टी (जैसे पोर्सिलेन) और पारंपरिक सिलिकेट-आधारित सोडा-लाइम ग्लास और कई अन्य विशेष कांच में भी किया जाता है। सिलिकॉन यौगिकों जैसे सिलिकॉन कार्बाइड का उपयोग अपघर्षक और उच्च-शक्ति वाले सिरेमिक के घटकों के रूप में किया जाता है। सिलिकॉन व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सिंथेटिक पॉलिमर का आधार है जिन्हें सिलिकोन कहा जाता है।

20वीं सदी के अंत से 21वीं सदी की शुरुआत को सिलिकॉन युग (जिसे डिजिटल युग या सूचना युग के रूप में भी जाना जाता है) के रूप में वर्णित किया गया है क्योंकि आधुनिक विश्व अर्थव्यवस्था पर मौलिक सिलिकॉन का बड़ा प्रभाव है। अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाने वाले अत्यधिक शुद्ध मौलिक सिलिकॉन का छोटा हिस्सा (<15%) अधिकांश आधुनिक तकनीक जैसे स्मार्टफोन और अन्य कंप्यूटर में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर और एकीकृत परिपथ चिप्स के लिए आवश्यक है। 2019 में, अर्धचालक बाजार खंड का 32.4% नेटवर्क और संचार उपकरणों के लिए था, और अर्धचालक उद्योग के 2027 तक $726.73 बिलियन तक पहुंचने का अनुमान है।[2]

सिलिकॉन जीव विज्ञान में एक आवश्यक तत्व है। अधिकांश जानवरों को केवल इसकी सूक्ष्म मात्रा की आवश्यकता होती है, लेकिन कुछ समुद्री स्पंज और सूक्ष्मजीव, जैसे डायटम और रेडियोलेरिया, सिलिका से बने कंकाल संरचनाओं का स्राव करते हैं। कई पौधों के ऊतकों में सिलिका जमा होता है।[3]

इतिहास

पृथ्वी की पपड़ी में सिलिकॉन की प्रचुरता के कारण, प्राकृतिक सिलिकॉन-आधारित सामग्रियों का उपयोग हजारों वर्षों से किया जा रहा है। सिलिकॉन रॉक क्रिस्टल विभिन्न प्राचीन सभ्यताओं के लिए परिचित थे, जैसे कि पूर्व-राजवंशीय मिस्र के लोग जो उनका उपयोग मनकों और छोटे फूलदानों के लिए करते थे, साथ ही प्राचीन चीन के लोग भी। सिलिका युक्त कांच का निर्माण मिस्रवासियों द्वारा कम से कम 1500 ईसा पूर्व से किया जा रहा था, साथ ही प्राचीन फोनीशियन द्वारा भी। प्राकृतिक सिलिकेट यौगिकों का उपयोग प्रारंभिक मानव आवासों के निर्माण के लिए विभिन्न प्रकार के मोर्टार में भी किया जाता था।[4]

खोज

1787 में, एंटोनी लेवोज़ियर को संदेह था कि सिलिका एक मौलिक रासायनिक तत्व का ऑक्साइड हो सकता है,[5] लेकिन ऑक्सीजन के लिए सिलिकॉन की रासायनिक आत्मीयता इतनी अधिक है कि उनके पास ऑक्साइड को कम करने और तत्व को अलग करने का कोई साधन नहीं था।[6]:328 1808 में सिलिकॉन को अलग करने के प्रयास के बाद, सर हम्फ्री डेवी ने सिलिकॉन के लिए "सिलिसियम" (silicium) नाम प्रस्तावित किया, जो लैटिन silex से आया है, जिसका अर्थ है चकमक पत्थर, और "-ium" अंत जोड़ा क्योंकि उनका मानना था कि यह एक धातु है।[7] अधिकांश अन्य भाषाएं डेवी के नाम के लिप्यंतरित रूपों का उपयोग करती हैं, कभी-कभी स्थानीय ध्वन्यात्मकता के अनुकूल (जैसे जर्मन Silizium, तुर्की silisyum, कैटलन silici, आर्मेनियाई Սիլիցիում या Silitzioum)। कुछ अन्य इसके बजाय लैटिन मूल के अनुवाद (calque) का उपयोग करते हैं (जैसे रूसी кремний, кремень "चकमक पत्थर" से; ग्रीक πυρίτιο πυρ "आग" से; फिनिश pii piikivi "चकमक पत्थर" से, चेक křemík křemen "क्वार्ट्ज", "चकमक पत्थर" से)।[8]

माना जाता है कि गे-लुसाक और थेनार्ड ने 1811 में हाल ही में अलग किए गए पोटेशियम धातु को सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड के साथ गर्म करके अशुद्ध अनाकार सिलिकॉन तैयार किया था, लेकिन उन्होंने उत्पाद को शुद्ध और चित्रित नहीं किया, और न ही इसे एक नए तत्व के रूप में पहचाना।[9] सिलिकॉन को इसका वर्तमान नाम 1817 में स्कॉटिश रसायनज्ञ थॉमस थॉमसन द्वारा दिया गया था। उन्होंने डेवी के नाम का हिस्सा बरकरार रखा लेकिन "-on" जोड़ा क्योंकि उनका मानना था कि सिलिकॉन बोरॉन और कार्बन के समान एक अधातु है।[10] 1824 में, जोंस जैकब बर्ज़ेलियस ने गे-लुसाक के समान विधि का उपयोग करके (पिघले हुए पोटेशियम धातु के साथ पोटेशियम फ्लोरोसिलिकेट को कम करके) अनाकार सिलिकॉन तैयार किया, लेकिन उत्पाद को बार-बार धोकर भूरे रंग के पाउडर के रूप में शुद्ध किया।[11] परिणामस्वरूप, उन्हें आमतौर पर तत्व की खोज का श्रेय दिया जाता है। उसी वर्ष, बर्ज़ेलियस सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (SiCl4) तैयार करने वाले पहले व्यक्ति बने; सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड पहले ही 1771 में कार्ल विल्हेम शीले द्वारा हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में सिलिका को घोलकर तैयार किया जा चुका था।[6]:328[12] 1846 में, जे. वॉन एबेलमैन ने टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट (Si(OC2H5)4) का संश्लेषण किया।[13][12]

सिलिकॉन अपने अधिक सामान्य क्रिस्टलीय रूप में 31 साल बाद, डेविल द्वारा तैयार किया गया था।[14] शुद्ध एल्यूमीनियम पर सिलिकॉन क्लोराइड वाष्प प्रवाहित करने से शुद्ध, कठोर अष्टकोणीय क्रिस्टल प्राप्त हुए।[15] फ्रेडरिक वोहलर ने सिलिकॉन के पहले वाष्पशील हाइड्राइड की खोज की, 1857 में ट्राइक्लोरोसिलेन और 1858 में सिलेन का संश्लेषण किया, लेकिन सिलेन की विस्तृत जांच केवल 20वीं सदी की शुरुआत में अल्फ्रेड स्टॉक द्वारा की गई थी, हालांकि 1830 के दशक में सिंथेटिक कार्बनिक रसायन विज्ञान की शुरुआत के समय से ही इस मामले पर शुरुआती अटकलें लगाई जा रही थीं।[6]:330 इसी तरह, पहला ऑर्गनोसिलिकॉन यौगिक, टेट्राएथिलसिलेन, 1863 में चार्ल्स फ्रिडेल और जेम्स क्राफ्ट्स द्वारा संश्लेषित किया गया था, लेकिन ऑर्गनोसिलिकॉन रसायन विज्ञान का विस्तृत लक्षण वर्णन केवल 20वीं सदी की शुरुआत में फ्रेडरिक किपिंग द्वारा किया गया था।[6]:328

1920 के दशक से शुरू होकर, एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी पर विलियम लॉरेंस ब्रैग के काम ने सिलिकेट्स की संरचनाओं को स्पष्ट किया, जिन्हें पहले विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान से जाना जाता था लेकिन अभी तक समझा नहीं गया था, साथ ही लिनस पॉलिंग का क्रिस्टल रसायन विज्ञान का विकास और विक्टर गोल्डश्मिट का भू-रसायन विज्ञान का विकास हुआ। 20वीं सदी के मध्य में सिलोक्सेन के रसायन विज्ञान और औद्योगिक उपयोग का विकास हुआ और सिलिकोन पॉलिमर, इलास्टोमर, और रेजिन का उपयोग बढ़ा। 20वीं सदी के अंत में, सिलिसाइड्स के क्रिस्टल रसायन विज्ञान की जटिलता को डोप्ड अर्धचालक के ठोस-अवस्था भौतिकी के साथ मैप किया गया था।[6]:328

सिलिकॉन अर्धचालक

पहले अर्धचालक उपकरणों ने सिलिकॉन का उपयोग नहीं किया, बल्कि गैलेना का उपयोग किया, जिसमें 1874 में जर्मन भौतिक विज्ञानी फर्डिनेंड ब्रौन का क्रिस्टल डिटेक्टर और 1901 में भारतीय भौतिक विज्ञानी जगदीश चंद्र बोस का रेडियो क्रिस्टल डिटेक्टर शामिल था।[16][17] पहला सिलिकॉन अर्धचालक उपकरण एक सिलिकॉन रेडियो क्रिस्टल डिटेक्टर था, जिसे 1906 में अमेरिकी इंजीनियर ग्रीनलीफ व्हिटियर पिकार्ड द्वारा विकसित किया गया था।[17]

1940 में, रसेल ओह्ल ने सिलिकॉन में p–n जंक्शन और फोटोवोल्टिक प्रभाव की खोज की। 1941 में, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रडार माइक्रोवेव डिटेक्टर क्रिस्टल के लिए उच्च-शुद्धता वाले जर्मेनियम और सिलिकॉन क्रिस्टल के उत्पादन की तकनीकें विकसित की गईं।[16] 1947 में, भौतिक विज्ञानी विलियम शॉकली ने जर्मेनियम और सिलिकॉन से बने फील्ड-इफेक्ट एम्पलीफायर का सिद्धांत दिया, लेकिन वे एक कार्यशील उपकरण बनाने में विफल रहे, और अंततः जर्मेनियम के साथ काम करने लगे। पहला कार्यशील ट्रांजिस्टर जॉन बार्डीन और वाल्टर ब्रैटन द्वारा उसी वर्ष बाद में शॉकली के अधीन काम करते हुए बनाया गया एक पॉइंट-कॉन्टैक्ट ट्रांजिस्टर था।[18] 1954 में, भौतिक रसायनज्ञ मॉरिस टैननबाम ने बेल लैब्स में पहला सिलिकॉन जंक्शन ट्रांजिस्टर बनाया।[19] 1955 में, बेल लैब्स में कार्ल फ्रोश और लिंकन डेरिक ने गलती से खोज की कि सिलिकॉन पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) उगाया जा सकता है।[20][21] 1957 तक फ्रोश और डेरिक ने पहले निर्मित SiO2 अर्धचालक ऑक्साइड ट्रांजिस्टर पर अपना काम प्रकाशित किया: पहले प्लानर ट्रांजिस्टर, जिसमें ड्रेन और सोर्स एक ही सतह पर आसन्न थे।[22] 1959 में, रॉबर्ट नॉइस ने फेयरचाइल्ड सेमीकंडक्टर में पहला सिलिकॉन-आधारित एकीकृत परिपथ विकसित किया, जो जैक किल्बी के पूर्व काम पर आधारित था, जो अर्धचालक के रूप में जर्मेनियम पर निर्भर था।[23]

सिलिकॉन युग

[22]

"सिलिकॉन युग" 20वीं सदी के अंत से 21वीं सदी की शुरुआत को संदर्भित करता है।[24][25][26] ऐसा इसलिए है क्योंकि सिलिकॉन इलेक्ट्रॉनिक्स और सूचना प्रौद्योगिकी (जिसे डिजिटल युग या सूचना युग के रूप में भी जाना जाता है) में उपयोग की जाने वाली प्रमुख सामग्री है, ठीक वैसे ही जैसे पाषाण युग, कांस्य युग और लौह युग को उनकी संबंधित युगों के दौरान प्रमुख सामग्रियों द्वारा परिभाषित किया गया था।[24]

चूंकि सिलिकॉन उच्च-तकनीकी अर्धचालक उपकरणों में एक महत्वपूर्ण तत्व है, इसलिए दुनिया में कई स्थानों का नाम इसके नाम पर रखा गया है। उदाहरण के लिए, कैलिफोर्निया में सांता क्लारा घाटी ने सिलिकॉन वैली उपनाम प्राप्त किया, क्योंकि यह तत्व वहां अर्धचालक उद्योग में आधार सामग्री है। तब से, कई अन्य स्थानों को इसी तरह से उपनाम दिया गया है, जिसमें इज़राइल में सिलिकॉन वाडी; ओरेगन में सिलिकॉन फॉरेस्ट; ऑस्टिन, टेक्सास में सिलिकॉन हिल्स; साल्ट लेक सिटी, यूटा में सिलिकॉन स्लोप्स; जर्मनी में सिलिकॉन सैक्सोनी; भारत में सिलिकॉन वैली; मेक्सिकली, मैक्सिको में सिलिकॉन बॉर्डर; कैम्ब्रिज, इंग्लैंड में सिलिकॉन फेन; लंदन में सिलिकॉन राउंडअबाउट; स्कॉटलैंड में सिलिकॉन ग्लेन; ब्रिस्टल, इंग्लैंड में सिलिकॉन गॉर्ज; न्यूयॉर्क शहर में सिलिकॉन एली; लॉस एंजिल्स में सिलिकॉन बीच;[27] और दुबई में दुबई सिलिकॉन ओएसिस शामिल हैं।

विशेषताएं

भौतिक और परमाणु

[28] ]] एक सिलिकॉन परमाणु में चौदह इलेक्ट्रॉन होते हैं। जमीनी अवस्था में, वे [Ne]3s23p2 इलेक्ट्रॉन विन्यास में व्यवस्थित होते हैं। इनमें से चार संयोजकता इलेक्ट्रॉन हैं, जो 3s ऑर्बिटल और दो 3p ऑर्बिटल्स पर कब्जा करते हैं। अपने समूह के अन्य सदस्यों, हल्के कार्बन और भारी जर्मेनियम, टिन, और सीसा की तरह, इसमें संयोजकता ऑर्बिटल्स के समान ही संयोजकता इलेक्ट्रॉनों की संख्या होती है: इसलिए, यह अपने अष्टक को पूरा कर सकता है और [[sp3 हाइब्रिड ऑर्बिटल्स]] बनाकर आर्गन का स्थिर उत्कृष्ट गैस विन्यास प्राप्त कर सकता है, जिससे चतुष्फलकीय SiX4 डेरिवेटिव बनते हैं जहां केंद्रीय सिलिकॉन परमाणु उन चार परमाणुओं में से प्रत्येक के साथ एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी साझा करता है जिनसे वह बंधा हुआ है।[29]:xiii–xviii सिलिकॉन की पहली चार आयनन ऊर्जा क्रमशः 786.3, 1576.5, 3228.3, और 4354.4 kJ/mol हैं; ये आंकड़े तत्व के लिए सरल धनायनित रसायन विज्ञान की संभावना को रोकने के लिए पर्याप्त उच्च हैं। आवधिक रुझानों का पालन करते हुए, इसकी एकल-बंध सहसंयोजक त्रिज्या 117.6 pm कार्बन (77.2 pm) और जर्मेनियम (122.3 pm) के बीच है। सिलिकॉन की हेक्साकोऑर्डिनेट आयनिक त्रिज्या को 40 pm माना जा सकता है, हालांकि इसे वास्तविकता में एक साधारण Si4+ धनायन की कमी को देखते हुए पूरी तरह से काल्पनिक आंकड़ा माना जाना चाहिए।[6]:372

विद्युत

मानक तापमान और दबाव पर, सिलिकॉन नीले-धूसर धात्विक चमक वाला एक चमकदार अर्धचालक है; अर्धचालकों के लिए विशिष्ट रूप से, तापमान बढ़ने पर इसकी प्रतिरोधकता गिरती है। यह इसलिए होता है क्योंकि सिलिकॉन में इसके उच्चतम कब्जे वाले ऊर्जा स्तरों (संयोजकता बैंड) और सबसे कम खाली वाले (चालन बैंड) के बीच एक छोटा ऊर्जा अंतराल (बैंड गैप) होता है। फर्मी स्तर संयोजकता और चालन बैंड के बीच लगभग आधा होता है और वह ऊर्जा है जिस पर एक स्थिति के इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा किए जाने की संभावना उतनी ही होती है जितनी नहीं। इसलिए शुद्ध सिलिकॉन कमरे के तापमान पर प्रभावी रूप से एक इन्सुलेटर है। हालांकि, फास्फोरस, आर्सेनिक, या एंटीमनी जैसे निक्टोजन के साथ सिलिकॉन को डोपिंग करने से प्रति डोपेंट एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन मिलता है और इन्हें तब थर्मल या फोटोलाइटिक रूप से चालन बैंड में उत्तेजित किया जा सकता है, जिससे एक n-प्रकार अर्धचालक बनता है। इसी तरह, बोरॉन, एल्यूमीनियम, या गैलियम जैसे समूह 13 तत्व के साथ सिलिकॉन को डोपिंग करने से स्वीकर्ता स्तरों का परिचय होता है जो उन इलेक्ट्रॉनों को फंसाते हैं जिन्हें भरे हुए संयोजकता बैंड से उत्तेजित किया जा सकता है, जिससे एक p-प्रकार अर्धचालक बनता है।[6]:332 n-प्रकार के सिलिकॉन को p-प्रकार के सिलिकॉन से जोड़ने से एक सामान्य फर्मी स्तर के साथ एक p–n जंक्शन बनता है; इलेक्ट्रॉन n से p की ओर प्रवाहित होते हैं, जबकि छिद्र p से n की ओर प्रवाहित होते हैं, जिससे वोल्टेज में गिरावट आती है। यह p–n जंक्शन इस प्रकार एक डायोड के रूप में कार्य करता है जो प्रत्यावर्ती धारा को सुधार सकता है जो धारा को एक तरफ से दूसरी तरफ आसानी से गुजरने देता है। एक ट्रांजिस्टर एक n–p–n जंक्शन है, जिसमें दो n-प्रकार के क्षेत्रों के बीच कमजोर p-प्रकार के सिलिकॉन की एक पतली परत होती है। एक छोटे फॉरवर्ड वोल्टेज के माध्यम से एमिटर को और एक बड़े रिवर्स वोल्टेज के माध्यम से कलेक्टर को बायस करने से ट्रांजिस्टर एक ट्रायोड एम्पलीफायर के रूप में कार्य कर सकता है।[6]:332

क्रिस्टल संरचना

सिलिकॉन मानक स्थितियों में एक विशाल सहसंयोजक संरचना में क्रिस्टलीकृत होता है, विशेष रूप से एक हीरा घनीय क्रिस्टल जाली (स्पेस ग्रुप 227) में। इसलिए इसका गलनांक 1414 °C उच्च है, क्योंकि मजबूत सहसंयोजक बंधों को तोड़ने और ठोस को पिघलाने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। पिघलने पर, सिलिकॉन सिकुड़ जाता है, क्योंकि बंधों का लंबी दूरी का चतुष्फलकीय नेटवर्क टूट जाता है और उस नेटवर्क में रिक्त स्थान भर जाते हैं, ठीक वैसे ही जैसे पानी की बर्फ जब पिघलने पर हाइड्रोजन बंध टूट जाते हैं। मानक दबाव पर इसके कोई थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर अपरूप नहीं हैं, लेकिन उच्च दबाव पर कई अन्य क्रिस्टल संरचनाएं ज्ञात हैं। सामान्य प्रवृत्ति दबाव के साथ समन्वय संख्या में वृद्धि की है, जो लगभग 40 गीगापास्कल पर एक हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड अपरूप में समाप्त होती है जिसे Si–VII के रूप में जाना जाता है (मानक संशोधन Si–I है)। BC8 (या bc8) नामक एक अपरूप, जिसमें प्रति आदिम इकाई सेल आठ परमाणुओं के साथ एक बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक जाली (स्पेस ग्रुप 206) होती है, उच्च दबाव पर बनाया जा सकता है और कम दबाव पर मेटास्टेबल रहता है। इसके गुणों का विस्तार से अध्ययन किया गया है।[30]

सिलिकॉन 3265 °C पर उबलता है: यह तापमान उच्च होने के बावजूद, इसके हल्के समरूप कार्बन के ऊर्ध्वपातन तापमान (3642 °C) से कम है। इसी प्रकार, सिलिकॉन की वाष्पीकरण की ऊष्मा (heat of vaporisation) भी कार्बन से कम होती है, जो इस तथ्य के अनुरूप है कि Si–Si बंध, C–C बंध की तुलना में कमजोर होता है।[6]:331

ग्राफीन के अनुरूप सिलिसीन (silicene) परतें बनाना भी संभव है।[31][32]

समस्थानिक (Isotopes)

मुख्य लेख: Isotopes of silicon

प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला सिलिकॉन तीन स्थिर समस्थानिकों (isotopes) से बना है: 28Si (92.24%), 29Si (4.67%), और 30Si (3.07%)।ref इनमें से केवल विषम 29Si का उपयोग NMR और EPR स्पेक्ट्रोस्कोपी में होता है,[33] और इसका नाभिकीय चक्रण (nuclear spin) (I =1/2) होता है।[6]:330 ये तीनों टाइप Ia सुपरनोवा में ऑक्सीजन-दहन प्रक्रिया (oxygen-burning process) के माध्यम से उत्पन्न होते हैं,[34][35] जिसमें 28Si का निर्माण अल्फा प्रक्रिया के हिस्से के रूप में होता है, इसलिए यह सबसे प्रचुर मात्रा में पाया जाता है। तारों में प्रकाश-विघटन (photodisintegration) पुनर्व्यवस्था द्वारा 28Si का अल्फा कणों के साथ संलयन सिलिकॉन-दहन प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है; यह तारकीय नाभिकीय संश्लेषण (stellar nucleosynthesis) का अंतिम चरण है, जिसके बाद तारे का तीव्र पतन होता है और वह टाइप II सुपरनोवा के रूप में हिंसक विस्फोट के साथ समाप्त हो जाता है।[36]

बाईस रेडियोसमस्थानिकों (radioisotopes) की पहचान की गई है, जिनमें से दो सबसे स्थिर हैं: 32Si, जिसकी अर्ध-आयु (half-life) लगभग 157 वर्ष है, और 31Si, जिसकी अर्ध-आयु 2.62 घंटे है। शेष सभी रेडियोधर्मी समस्थानिकों की अर्ध-आयु सात सेकंड से कम है, और इनमें से अधिकांश की अर्ध-आयु एक सेकंड के दसवें हिस्से से भी कम है।ref 32Si निम्न-ऊर्जा बीटा क्षय के माध्यम से 32P और फिर स्थिर 32S में बदल जाता है। 31Si का उत्पादन प्राकृतिक सिलिकॉन के न्यूट्रॉन सक्रियण (neutron activation) द्वारा किया जा सकता है और इस प्रकार यह मात्रात्मक विश्लेषण के लिए उपयोगी है; इसे स्थिर 31P में इसके विशिष्ट बीटा क्षय द्वारा आसानी से पहचाना जा सकता है, जिसमें उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन 1.48 MeV तक की ऊर्जा ले जाता है।[6]:330

सिलिकॉन के ज्ञात समस्थानिकों की द्रव्यमान संख्या (mass number) 22 से 45 के बीच होती है। तीन स्थिर समस्थानिकों से कम द्रव्यमान संख्या वाले समस्थानिकों का सबसे सामान्य क्षय मोड (decay mode) एल्युमीनियम समस्थानिकों में β+ क्षय है, और भारी अस्थिर समस्थानिकों के लिए सबसे सामान्य क्षय मोड फास्फोरस समस्थानिकों में बीटा क्षय है।ref 46Si को रेडियोधर्मी समस्थानिक बीम फैक्ट्री (Radioactive Isotope Beam Factory) में प्रयोगों के दौरान 70Zn और Be की टक्करों में रिपोर्ट किया गया था।[37]

सिलिकॉन भूजल और नदी परिवहन के माध्यम से महासागरों में प्रवेश कर सकता है। भूजल इनपुट के बड़े प्रवाह में एक समस्थानिक संरचना होती है जो नदी के सिलिकॉन इनपुट से भिन्न होती है। भूजल और नदी परिवहन में समस्थानिक भिन्नताएँ महासागरीय 30Si मानों में भिन्नता में योगदान करती हैं। वर्तमान में, दुनिया के महासागरीय बेसिनों के गहरे पानी के समस्थानिक मानों में पर्याप्त अंतर है। अटलांटिक और प्रशांत महासागरों के बीच, 0.3 प्रति हजार से अधिक का गहरा पानी 30Si प्रवणता (gradient) है। 30Si सबसे अधिक महासागरों में उत्पादकता से जुड़ा हुआ है।[38]

रसायन विज्ञान और यौगिक

मुख्य लेख: Silicon compounds
C–X और Si–X बंध ऊर्जा (kJ/mol)[6]:33
C Si H F Cl Br I O– N<
C–X 368 360 435 453 351 293 216 ~360 ~305
Si–X 360 340 393 565 381 310 234 452 322

क्रिस्टलीय थोक सिलिकॉन काफी निष्क्रिय होता है, लेकिन उच्च तापमान पर अधिक प्रतिक्रियाशील हो जाता है। अपने पड़ोसी एल्युमीनियम की तरह, सिलिकॉन सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO2) की एक पतली, निरंतर सतह परत बनाता है जो नीचे की सामग्री को ऑक्सीकरण से बचाती है। इस कारण से, सिलिकॉन 900 °C से नीचे हवा के साथ मापने योग्य रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है। 950 °C और 1160 °C के बीच, कांच जैसी डाइऑक्साइड की निर्माण दर तेजी से बढ़ती है, और जब 1400 °C तक पहुँच जाता है, तो वायुमंडलीय नाइट्रोजन भी नाइट्राइड SiN और Si3N4 देने के लिए प्रतिक्रिया करता है। सिलिकॉन 600 °C पर गैसीय सल्फर और 1000 °C पर गैसीय फास्फोरस के साथ प्रतिक्रिया करता है। फिर भी, यह ऑक्साइड परत हैलोजन के साथ प्रतिक्रिया को नहीं रोकती है; फ्लोरीन कमरे के तापमान पर सिलिकॉन पर जोरदार हमला करता है, क्लोरीन लगभग 300 °C पर, और ब्रोमीन तथा आयोडीन लगभग 500 °C पर ऐसा करते हैं। सिलिकॉन अधिकांश जलीय अम्लों के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन हाइड्रोफ्लोरिक एसिड के मिश्रण द्वारा ऑक्सीकृत और जटिल हो जाता है जिसमें क्लोरीन या नाइट्रिक एसिड होता है, जिससे हेक्साफ्लोरोसिलिकेट्स बनते हैं। यह सिलिकेट बनाने के लिए गर्म जलीय क्षार में आसानी से घुल जाता है।[39] उच्च तापमान पर, सिलिकॉन अल्काइल हैलाइड्स के साथ भी प्रतिक्रिया करता है; इस प्रतिक्रिया को सिलिकॉन पॉलिमर के अग्रदूत के रूप में ऑर्गनोसिलिकॉन क्लोराइड को सीधे संश्लेषित करने के लिए तांबे द्वारा उत्प्रेरित किया जा सकता है। पिघलने पर, सिलिकॉन अत्यधिक प्रतिक्रियाशील हो जाता है, सिलिसाइड बनाने के लिए अधिकांश धातुओं के साथ मिश्र धातु बनाता है, और अधिकांश धातु ऑक्साइड को कम करता है क्योंकि सिलिकॉन डाइऑक्साइड की निर्माण की ऊष्मा (heat of formation) बहुत बड़ी होती है। वास्तव में, पिघला हुआ सिलिकॉन लगभग हर ज्ञात प्रकार की क्रूसिबल सामग्री (अपने स्वयं के ऑक्साइड, SiO2 को छोड़कर) के साथ प्रतिक्रिया करता है।[40] यह हल्के तत्वों के लिए सिलिकॉन के उच्च बंधन बलों और अधिकांश तत्वों के लिए इसकी उच्च घुलनशीलता शक्ति के कारण होता है।[40] परिणामस्वरूप, तरल सिलिकॉन के लिए कंटेनर दुर्दम्य (refractory), निष्क्रिय सामग्री जैसे ज़िरकोनियम डाइऑक्साइड या समूह 4, 5, और 6 के बोराइड से बने होने चाहिए।[6]:331

चतुष्फलकीय समन्वय (tetrahedral coordination) सिलिकॉन रसायन विज्ञान में एक प्रमुख संरचनात्मक रूपांकन है, ठीक वैसे ही जैसे यह कार्बन रसायन विज्ञान के लिए है। हालाँकि, 3p उपकोश 2p उपकोश की तुलना में अधिक विसरित (diffuse) है और 3s उपकोश के साथ इतनी अच्छी तरह से संकरण (hybridise) नहीं करता है। परिणामस्वरूप, सिलिकॉन और इसके भारी समरूपों का रसायन विज्ञान कार्बन से महत्वपूर्ण अंतर दिखाता है,[41] और इसलिए अष्टफलकीय समन्वय (octahedral coordination) भी महत्वपूर्ण है।[6]:335 उदाहरण के लिए, सिलिकॉन की विद्युत ऋणात्मकता (1.90) कार्बन (2.55) की तुलना में बहुत कम है, क्योंकि सिलिकॉन के संयोजी इलेक्ट्रॉन कार्बन की तुलना में नाभिक से अधिक दूर होते हैं और इसलिए नाभिक से कम इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल का अनुभव करते हैं। 3p कक्षकों का खराब अतिव्यापन (overlap) सिलिकॉन के लिए कार्बन की तुलना में श्रृंखलन (catenation) (Si–Si बंधों का निर्माण) की प्रवृत्ति को बहुत कम कर देता है, जो C–C बंध की तुलना में Si–Si बंध के कमजोर होने के कारण होता है:[29]:43 औसत Si–Si बंध ऊर्जा लगभग 226 kJ/mol है, जबकि C–C बंध के लिए यह मान 356 kJ/mol है।[6]:374 इसके परिणामस्वरूप बहु-बंधित सिलिकॉन यौगिक आमतौर पर अपने कार्बन समकक्षों की तुलना में बहुत कम स्थिर होते हैं, जो द्वि-बंध नियम (double bond rule) का एक उदाहरण है। दूसरी ओर, सिलिकॉन के 3p कक्षकों में रेडियल नोड्स की उपस्थिति हाइपरवैलेंस (hypervalence) की संभावना का सुझाव देती है, जैसा कि सिलिकॉन के पांच और छह-समन्वय डेरिवेटिव जैसे SiX5- और SiF62- में देखा जाता है।[42][29] अंत में, जैसे-जैसे समूह में नीचे जाते हैं, संयोजी s और p कक्षकों के बीच ऊर्जा अंतराल बढ़ने के कारण, कार्बन से लेड तक द्विसंयोजक अवस्था का महत्व बढ़ता जाता है, इसलिए सिलिकॉन के लिए कुछ अस्थिर द्विसंयोजक यौगिक ज्ञात हैं; मुख्य ऑक्सीकरण अवस्था में यह कमी, परमाणु त्रिज्या में वृद्धि के साथ मिलकर, समूह में नीचे की ओर धात्विक चरित्र में वृद्धि का परिणाम देती है। सिलिकॉन पहले से ही कुछ प्रारंभिक धात्विक व्यवहार दिखाता है, विशेष रूप से इसके ऑक्साइड यौगिकों के व्यवहार और अम्लों के साथ-साथ क्षारों के साथ इसकी प्रतिक्रिया में (हालाँकि इसमें कुछ प्रयास लगता है), और इसलिए इसे अक्सर अधातु के बजाय उपधातु (metalloid) कहा जाता है।[29] जर्मेनियम अधिक धात्विक व्यवहार दिखाता है, और टिन को आमतौर पर एक धातु माना जाता है।[6]:328

सिलिकॉन कार्बन से स्पष्ट अंतर दिखाता है। उदाहरण के लिए, कार्बनिक रसायन विज्ञान में सिलिकॉन रसायन विज्ञान के साथ बहुत कम सादृश्य हैं, जबकि सिलिकेट खनिजों में ऐसी संरचनात्मक जटिलता है जो ऑक्सोकार्बन में नहीं देखी जाती है।[6]:327–328 सिलिकॉन कार्बन की तुलना में जर्मेनियम के समान अधिक दिखता है, और यह समानता d-ब्लॉक संकुचन (d-block contraction) द्वारा बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप जर्मेनियम परमाणु का आकार सिलिकॉन परमाणु के बहुत करीब होता है, जैसा कि आवधिक रुझान अनुमान लगाते हैं।[6]:359–361 फिर भी, सिलिकॉन की तुलना में जर्मेनियम में द्विसंयोजक अवस्था के बढ़ते महत्व के कारण अभी भी कुछ अंतर हैं। इसके अतिरिक्त, सिलिकॉन-ऑक्सीजन बंध शक्ति की तुलना में कम Ge–O बंध शक्ति के परिणामस्वरूप "जर्मेनोन" पॉलिमर का अभाव होता है जो सिलिकॉन पॉलिमर के अनुरूप होते।[6]:374

प्राप्ति

सिलिकॉन ब्रह्मांड का आठवां सबसे प्रचुर तत्व है, जो हाइड्रोजन, हीलियम, ऑक्सीजन, कार्बन, नियॉन, लोहा और नाइट्रोजन के बाद आता है। यह पृथ्वी की पपड़ी में तत्वों की प्रचुरता से भिन्न है क्योंकि सौर मंडल के निर्माण के दौरान तत्वों का पर्याप्त पृथक्करण हुआ था। सिलिकॉन वजन के हिसाब से पृथ्वी की पपड़ी का 27.2% हिस्सा बनाता है, जो 45.5% ऑक्सीजन के बाद दूसरे स्थान पर है, जिसके साथ यह प्रकृति में हमेशा जुड़ा रहता है। ग्रहीय विभेदन (planetary differentiation) द्वारा पृथ्वी के निर्माण में और अधिक अंशकरण (fractionation) हुआ: पृथ्वी का कोर, जो पृथ्वी के द्रव्यमान का 31.5% बनाता है, की अनुमानित संरचना Fe25Ni2Co0.1S3 है; मेंटल पृथ्वी के द्रव्यमान का 68.1% बनाता है और ज्यादातर घने ऑक्साइड और सिलिकेट से बना है, जिसका एक उदाहरण ओलीवाइन, (Mg,Fe)2SiO4 है; जबकि हल्के सिलिसियस खनिज जैसे एल्युमिनोसिलिकेट सतह पर उठते हैं और पपड़ी बनाते हैं, जो पृथ्वी के द्रव्यमान का 0.4% हिस्सा है।[6]:329

मैग्मा से आग्नेय चट्टानों का क्रिस्टलीकरण कई कारकों पर निर्भर करता है; उनमें से मैग्मा की रासायनिक संरचना, शीतलन दर, और बनने वाले व्यक्तिगत खनिजों के कुछ गुण हैं, जैसे जालक ऊर्जा (lattice energy), गलनांक, और उनकी क्रिस्टल संरचना की जटिलता। जैसे-जैसे मैग्मा ठंडा होता है, ओलीवाइन पहले दिखाई देता है, उसके बाद पायरोक्सिन, एम्फीबोल, बायोटाइट अभ्रक, ऑर्थोक्लेज़ फेल्डस्पार, मस्कोवाइट अभ्रक, क्वार्ट्ज, जिओलाइट्स, और अंत में, हाइड्रोथर्मल खनिज। यह अनुक्रम शीतलन के साथ तेजी से जटिल सिलिकेट इकाइयों की ओर एक प्रवृत्ति दिखाता है, और ऑक्साइड के अलावा हाइड्रॉक्साइड और फ्लोराइड आयनों का परिचय देता है। कई धातुएं सिलिकॉन की जगह ले सकती हैं। इन आग्नेय चट्टानों के अपक्षय, परिवहन और निक्षेपण के बाद, मिट्टी, शेल और बलुआ पत्थर जैसी अवसादी चट्टानें बनती हैं। कायांतरण (metamorphism) भी उच्च तापमान और दबाव पर हो सकता है, जिससे खनिजों की और भी विशाल विविधता पैदा होती है।[6]:329

महासागर में सिलिकॉन प्रवाह के चार स्रोत हैं: महाद्वीपीय चट्टानों का रासायनिक अपक्षय, नदी परिवहन, महाद्वीपीय टेरीजीनस सिलिकेट्स का विघ्न, और पनडुब्बी बेसाल्ट और हाइड्रोथर्मल द्रव के बीच प्रतिक्रिया जो घुले हुए सिलिकॉन को छोड़ते हैं। ये चारों प्रवाह महासागर के जैव-भू-रासायनिक चक्र में आपस में जुड़े हुए हैं क्योंकि ये सभी शुरू में पृथ्वी की पपड़ी के अपक्षय से बने थे।[43]

हर साल लगभग 300–900 मेगाटन वायुमंडलीय धूल दुनिया के महासागरों में जमा होती है। उस मान में से, 80–240 मेगाटन कणिकीय सिलिकॉन के रूप में होते हैं। महासागर में कणिकीय सिलिकॉन जमाव की कुल मात्रा अभी भी नदी परिवहन के माध्यम से महासागर में सिलिकॉन प्रवाह की मात्रा से कम है।[44] उत्तरी अटलांटिक और पश्चिमी उत्तरी प्रशांत महासागरों में कणिकीय लिथोजेनिक सिलिकॉन का वायुमंडलीय इनपुट क्रमशः सहारा और गोबी रेगिस्तान से महासागरों पर धूल जमने का परिणाम है।[43] तटीय क्षेत्रों में नदी परिवहन महासागर में सिलिकॉन प्रवाह का प्रमुख स्रोत है, जबकि खुले महासागर में सिलिकॉन जमाव वायुमंडलीय धूल के जमने से बहुत प्रभावित होता है।[44]

उत्पादन

यह भी देखें: List of countries by silicon production

96–99% शुद्धता वाला सिलिकॉन क्वार्टजाइट या रेत को अत्यधिक शुद्ध कोक के साथ कार्बोथर्मिक रूप से कम करके बनाया जाता है। कमी को एक इलेक्ट्रिक आर्क फर्नेस में किया जाता है, जिसमें सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) को जमा होने से रोकने के लिए SiO2 की अधिकता का उपयोग किया जाता है:[6]:330

SiO2 + 2 C → Si + 2 CO
2 SiC + SiO2 → 3 Si + 2 CO

यह प्रतिक्रिया, जिसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड की कार्बोथर्मल कमी के रूप में जाना जाता है, आमतौर पर फास्फोरस और सल्फर की कम मात्रा वाले स्क्रैप लोहे की उपस्थिति में की जाती है, जिससे फेरोसिलिकॉन का उत्पादन होता है।[6]:330 फेरोसिलिकॉन, एक लोहा-सिलिकॉन मिश्र धातु जिसमें मौलिक सिलिकॉन और लोहे का अलग-अलग अनुपात होता है, दुनिया के मौलिक सिलिकॉन उत्पादन का लगभग 80% हिस्सा है, जिसमें चीन, मौलिक सिलिकॉन का अग्रणी आपूर्तिकर्ता, 4.6 मिलियन टन (या विश्व उत्पादन का दो-तिहाई) सिलिकॉन प्रदान करता है, जिसका अधिकांश हिस्सा फेरोसिलिकॉन के रूप में होता है। इसके बाद रूस (610,000 टन), नॉर्वे (330,000 टन), ब्राजील (240,000 टन) और संयुक्त राज्य अमेरिका (170,000 टन) का स्थान है।[45] फेरोसिलिकॉन का उपयोग मुख्य रूप से लोहा और इस्पात उद्योग द्वारा (नीचे देखें) किया जाता है, जिसका प्राथमिक उपयोग लोहे या इस्पात में मिश्र धातु के रूप में और एकीकृत इस्पात संयंत्रों में इस्पात के डी-ऑक्सीकरण के लिए होता है।[6]:330 उत्पादित अधिकांश मौलिक सिलिकॉन फेरोसिलिकॉन मिश्र धातु के रूप में रहता है, और केवल लगभग 20% को धातुकर्म ग्रेड शुद्धता (कुल 1.3–1.5 मिलियन मीट्रिक टन/वर्ष) के लिए परिष्कृत किया जाता है। धातुकर्म ग्रेड सिलिकॉन के विश्व उत्पादन का अनुमानित 15% अर्धचालक शुद्धता के लिए और परिष्कृत किया जाता है।[46]

एक और प्रतिक्रिया, जिसका कभी-कभी उपयोग किया जाता है, सिलिकॉन डाइऑक्साइड की एल्युमिनोथर्मल कमी है, जो इस प्रकार है:[47]:574

3 SiO2 + 4 Al → 3 Si + 2 Al2O3

पाउडर युक्त 96–97% शुद्ध सिलिकॉन को पानी के साथ लीच करने से ~98.5% शुद्ध सिलिकॉन प्राप्त होता है, जिसका उपयोग रासायनिक उद्योग में किया जाता है। हालाँकि, अर्धचालक अनुप्रयोगों के लिए और भी अधिक शुद्धता की आवश्यकता होती है, और यह टेट्राक्लोरोसिलेन (सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड) या ट्राइक्लोरोसिलेन की कमी से उत्पन्न होता है। पूर्व को स्क्रैप सिलिकॉन को क्लोरीनेट करके बनाया जाता है और बाद वाला सिलिकॉन उत्पादन का एक उप-उत्पाद है। ये यौगिक अस्थिर होते हैं और इसलिए इन्हें बार-बार आंशिक आसवन (fractional distillation) द्वारा शुद्ध किया जा सकता है, जिसके बाद कम करने वाले एजेंट के रूप में बहुत शुद्ध जस्ता धातु के साथ मौलिक सिलिकॉन में कमी की जाती है। इस प्रकार उत्पादित सिलिकॉन के स्पंजी टुकड़ों को पिघलाया जाता है और फिर बेलनाकार एकल क्रिस्टल बनाने के लिए उगाया जाता है, इससे पहले कि उन्हें ज़ोन रिफाइनिंग द्वारा शुद्ध किया जाए। अन्य मार्ग सिलेन या टेट्राआयोडोसिलेन (SiI4) के थर्मल अपघटन का उपयोग करते हैं। एक और प्रक्रिया जिसका उपयोग किया जाता है, वह है सोडियम हेक्साफ्लोरोसिलिकेट की कमी, जो फॉस्फेट उर्वरक उद्योग का एक सामान्य अपशिष्ट उत्पाद है, धात्विक सोडियम द्वारा: यह अत्यधिक ऊष्माक्षेपी है और इसलिए इसे किसी बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है। हाइपरफाइन सिलिकॉन किसी भी अन्य सामग्री की तुलना में उच्च शुद्धता पर बनाया जाता है: ट्रांजिस्टर उत्पादन के लिए सिलिकॉन क्रिस्टल में 1010 प्रति 1 भाग से कम अशुद्धता स्तर की आवश्यकता होती है, और विशेष मामलों में 1012 प्रति 1 भाग से नीचे अशुद्धता स्तर की आवश्यकता होती है और प्राप्त की जाती है।[6]:330

सिलिकॉन नैनोस्ट्रक्चर को पारंपरिक मेटलॉथर्मिक प्रक्रियाओं, या दहन संश्लेषण दृष्टिकोण का उपयोग करके सीधे सिलिका रेत से उत्पादित किया जा सकता है। इस तरह की नैनोस्ट्रक्चर्ड सिलिकॉन सामग्री का उपयोग लिथियम-आयन बैटरी (LIBs) के एनोड, अन्य आयन बैटरी, मेमरिस्टर जैसे भविष्य के कंप्यूटिंग उपकरणों या फोटोकैटलिटिक अनुप्रयोगों सहित विभिन्न कार्यात्मक अनुप्रयोगों में किया जा सकता है।[48]

अनुप्रयोग

यौगिक

अधिकांश सिलिकॉन का उपयोग औद्योगिक रूप से बिना शुद्ध किए किया जाता है, अक्सर इसके प्राकृतिक रूप से अपेक्षाकृत कम प्रसंस्करण के साथ। पृथ्वी की पपड़ी का 90% से अधिक हिस्सा सिलिकेट खनिजों से बना है, जो सिलिकॉन और ऑक्सीजन के यौगिक हैं, अक्सर धात्विक आयनों के साथ जब नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सिलिकेट आयनों को चार्ज को संतुलित करने के लिए धनायनों की आवश्यकता होती है। इनमें से कई के सीधे व्यावसायिक उपयोग हैं, जैसे मिट्टी, सिलिका रेत, और अधिकांश प्रकार के निर्माण पत्थर। इस प्रकार, सिलिकॉन के लिए अधिकांश उपयोग संरचनात्मक यौगिकों के रूप में हैं, या तो सिलिकेट खनिजों के रूप में या सिलिका (कच्चा सिलिकॉन डाइऑक्साइड) के रूप में। सिलिकेट्स का उपयोग पोर्टलैंड सीमेंट (ज्यादातर कैल्शियम सिलिकेट्स से बना) बनाने में किया जाता है, जिसका उपयोग निर्माण मोर्टार और आधुनिक स्टुको में किया जाता है, लेकिन अधिक महत्वपूर्ण रूप से, सिलिका रेत और बजरी (आमतौर पर ग्रेनाइट जैसे सिलिकेट खनिज युक्त) के साथ मिलकर, कंक्रीट बनाने के लिए जो आधुनिक दुनिया की अधिकांश सबसे बड़ी औद्योगिक निर्माण परियोजनाओं का आधार है।[6]:356

सिलिका का उपयोग फायर ब्रिक बनाने के लिए किया जाता है, जो एक प्रकार का सिरेमिक है। सिलिकेट खनिज व्हाइटवेयर सिरेमिक में भी होते हैं, उत्पादों का एक महत्वपूर्ण वर्ग जिसमें आमतौर पर विभिन्न प्रकार के पके हुए मिट्टी खनिज (प्राकृतिक एल्युमीनियम फाइलोसिलिकेट्स) होते हैं। एक उदाहरण चीनी मिट्टी (porcelain) है, जो सिलिकेट खनिज काओलिनाइट पर आधारित है। पारंपरिक कांच (सिलिका-आधारित सोडा-लाइम ग्लास) भी कई समान तरीकों से कार्य करता है, और इसका उपयोग खिड़कियों और कंटेनरों के लिए भी किया जाता है। इसके अलावा, विशेष सिलिका आधारित ग्लास फाइबर का उपयोग ऑप्टिकल फाइबर के लिए किया जाता है, साथ ही संरचनात्मक समर्थन के लिए फाइबरग्लास और थर्मल इन्सुलेशन के लिए ग्लास वूल का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।[49]

सिलिकोन का उपयोग अक्सर वॉटरप्रूफिंग उपचार, मोल्डिंग यौगिकों, मोल्ड-रिलीज एजेंट, यांत्रिक सील, उच्च तापमान ग्रीस और वैक्स, और कॉल्किंग यौगिकों में किया जाता है। सिलिकोन का उपयोग कभी-कभी ब्रेस्ट इम्प्लांट, कॉन्टैक्ट लेंस, विस्फोटक और आतिशबाजी में भी किया जाता है।[50] सिली पुट्टी मूल रूप से सिलिकोन तेल में बोरिक एसिड मिलाकर बनाई गई थी।[51] अन्य सिलिकॉन यौगिक उच्च-तकनीकी अपघर्षक और सिलिकॉन कार्बाइड पर आधारित नए उच्च-शक्ति सिरेमिक के रूप में कार्य करते हैं। सिलिकॉन कुछ सुपरअलॉय का एक घटक है।

मिश्र धातु

मौलिक सिलिकॉन को पिघले हुए लोहे में फेरोसिलिकॉन मिश्र धातुओं के रूप में जोड़ा जाता है ताकि पतले वर्गों की कास्टिंग में प्रदर्शन में सुधार हो सके और सीमेंटाइट के गठन को रोका जा सके जहाँ बाहरी हवा के संपर्क में हो। पिघले हुए लोहे में मौलिक सिलिकॉन की उपस्थिति ऑक्सीजन के लिए एक सिंक के रूप में कार्य करती है, ताकि स्टील कार्बन सामग्री, जिसे प्रत्येक प्रकार के स्टील के लिए संकीर्ण सीमाओं के भीतर रखा जाना चाहिए, को अधिक बारीकी से नियंत्रित किया जा सके।[52] उत्पादित फेरोसिलिकॉन का लगभग 75% स्टील उद्योग में उपयोग किया जाता है।[47] सिलिकॉन ट्रांसफॉर्मर स्टील का एक महत्वपूर्ण घटक है, जो इसकी प्रतिरोधकता (resistivity) और फेरोमैग्नेटिक गुणों को संशोधित करता है।[47]

सिलिकॉन के गुणों का उपयोग लोहे के अलावा अन्य धातुओं के साथ मिश्र धातुओं को संशोधित करने के लिए किया जा सकता है। "धातुकर्म ग्रेड" सिलिकॉन 95–99% शुद्धता वाला सिलिकॉन है। धातुकर्म शुद्धता वाले सिलिकॉन की विश्व खपत का लगभग 55% एल्युमीनियम-सिलिकॉन मिश्र धातुओं (सिलुमिन मिश्र धातु) के उत्पादन के लिए जाता है, जो एल्युमीनियम भागों की कास्टिंग के लिए उपयोग किया जाता है, मुख्य रूप से ऑटोमोटिव उद्योग में उपयोग के लिए। एल्युमीनियम कास्टिंग में सिलिकॉन का महत्व यह है कि एल्युमीनियम में सिलिकॉन की एक महत्वपूर्ण उच्च मात्रा (12%) एक यूटेक्टिक मिश्रण बनाती है जो बहुत कम थर्मल संकुचन के साथ जम जाती है। यह कास्टिंग मिश्र धातुओं के ठोस होने पर तनाव से बनने वाले फाड़ने और दरारों को काफी कम कर देता है। सिलिकॉन एल्युमीनियम की कठोरता और इस प्रकार घिसाव-प्रतिरोध में भी काफी सुधार करता है।[53][46] धातुकर्म ग्रेड सिलिकॉन को कोयला, कोक या चारकोल और गैस परिसंचरण के लिए लकड़ी के चिप्स जैसी कार्बन युक्त सामग्री के साथ कार्बोथर्मल कमी प्रक्रिया में एक बड़ी आर्क भट्टी में क्वार्ट्ज या क्वार्टजाइट को पिघलाकर बनाया जाता है। लोहे के बिना यह उत्पादन तकनीक अक्सर फोटोवोल्टिक्स और अर्धचालकों के लिए पॉलीसिलिकॉन उत्पादन के लिए उपयोग की जाती है।[54][55][56][57]

इलेक्ट्रॉनिक्स

मुख्य लेख: Semiconductor device fabrication
यह भी देखें: Semiconductor industry

सिलिकॉन अर्धचालक उपकरण आधुनिक सूचना प्रौद्योगिकी को सक्षम बनाते हैं। इसके इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोग व्यापक हैं, जिनमें माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, कंप्यूटिंग, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स और नैनोप्रौद्योगिकी शामिल हैं।[58]:25 इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए सिलिकॉन के कई लाभों में शामिल हैं: कम लागत, बड़े शुद्ध एकल क्रिस्टल का निर्माण, भंगुर न होना, विद्युत गतिविधि से उत्पन्न गर्मी का पर्याप्त रूप से संचालन करना, माइक्रो-स्ट्रक्चर्ड और परतों में संशोधित किया जा सकना, और इसका ऑक्साइड एक उत्कृष्ट इंसुलेटर (विद्युत रोधी) है।[58]:40

धातु-ग्रेड सिलिकॉन के विश्व उत्पादन का अनुमानित 15% हिस्सा अर्धचालक शुद्धता तक परिष्कृत किया जाता है।[46] यह आमतौर पर "नाइन-9" या 99.9999999% शुद्धता वाला,[59] लगभग दोष-मुक्त एकल क्रिस्टलीय पदार्थ होता है।[60]

इस शुद्धता का मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन आमतौर पर चोक्रालस्की प्रक्रिया (Czochralski process) द्वारा उत्पादित किया जाता है, और इसका उपयोग अर्धचालक उद्योग, इलेक्ट्रॉनिक्स और कुछ उच्च-लागत और उच्च-दक्षता वाले फोटोवोल्टिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले सिलिकॉन वेफर्स के उत्पादन में किया जाता है।[47]:580 शुद्ध सिलिकॉन एक आंतरिक अर्धचालक (intrinsic semiconductor) है, जिसका अर्थ है कि धातुओं के विपरीत, यह गर्मी द्वारा परमाणुओं से मुक्त हुए इलेक्ट्रॉन होल और इलेक्ट्रॉनों का संचालन करता है। आंतरिक सिलिकॉन की विद्युत चालकता फर्मी-डिराक वितरण के विस्तार के कारण तापमान के साथ बढ़ती है। शुद्ध सिलिकॉन की चालकता बहुत कम (अर्थात, प्रतिरोधकता बहुत अधिक) होती है, इसलिए इसे इलेक्ट्रॉनिक्स में सर्किट तत्व के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। व्यवहार में, शुद्ध सिलिकॉन को विभिन्न वैलेंस इलेक्ट्रॉन संख्या वाले तत्वों (आमतौर पर बोरॉन और फास्फोरस) के साथ डोप किया जाता है, जो इसकी चालकता को काफी बढ़ा देते हैं और सक्रिय चार्ज वाहकों की संख्या और प्रकार (धनात्मक या ऋणात्मक) को नियंत्रित करके इसकी विद्युत प्रतिक्रिया को समायोजित करते हैं। कंप्यूटर उद्योग और अन्य तकनीकी अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले ट्रांजिस्टर, सौर सेल, अर्धचालक डिटेक्टर और अन्य अर्धचालक उपकरणों के लिए इस तरह का नियंत्रण आवश्यक है।[47]:573 सिलिकॉन फोटोनिक्स में, सिलिकॉन का उपयोग सुसंगत प्रकाश उत्पन्न करने के लिए निरंतर तरंग रमन लेजर माध्यम के रूप में किया जा सकता है।[61]

सामान्य इंटीग्रेटेड सर्किट में, मोनो-क्रिस्टलीय सिलिकॉन (Si) का एक वेफर सर्किट के लिए यांत्रिक समर्थन के रूप में कार्य करता है। सर्किट तत्व (ट्रांजिस्टर) डोपिंग द्वारा बनाए जाते हैं और सिलिकॉन ऑक्साइड की पतली परतों द्वारा निष्क्रिय (passivated) किए जाते हैं, जो एक इंसुलेटर है और जिसे थर्मल ऑक्सीकरण या केमिकल वेपर डिपोजिशन (CVD) (अन्य विधियों के अलावा) की प्रक्रियाओं द्वारा Si सतहों पर आसानी से उत्पादित किया जा सकता है। थर्मल ऑक्सीकरण सबसे आम है और इसमें विशिष्ट परिस्थितियों में Si को ऑक्सीजन के संपर्क में लाना शामिल है। परिणामी ऑक्साइड मोटाई का अनुमान डील-ग्रोव मॉडल द्वारा लगाया जा सकता है। सिलिकॉन अपनी उच्च स्थिरता और अपने मूल ऑक्साइड (SiO2) के निर्माण में आसानी के कारण इंटीग्रेटेड सर्किट के लिए सबसे लोकप्रिय सामग्री है। सिलिकॉन का इंसुलेटिंग ऑक्साइड पानी में घुलनशील नहीं है, जो इसे जर्मेनियम पर लाभ देता है।[62] जर्मेनियम (Ge) का उपयोग ट्रांजिस्टर के पहले संस्करण के लिए किया गया था और इसमें सिलिकॉन के समान इलेक्ट्रॉनिक गुण जैसे वाहक गतिशीलता और बैंड गैप होते हैं। हालाँकि, Ge-आधारित प्रौद्योगिकियाँ अंततः GeO2 की अस्थिरता के कारण विफल रहीं। जर्मेनियम का उपयोग अभी भी आधुनिक अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स में PMOS के स्रोत और ड्रेन में होल्स की गतिशीलता को बढ़ाने के लिए एक डोपेंट के रूप में किया जाता है।

मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उत्पादन महंगा है, और यह आमतौर पर केवल इंटीग्रेटेड सर्किट के उत्पादन में उचित है, जहाँ छोटे क्रिस्टल दोष छोटे सर्किट पथों में हस्तक्षेप कर सकते हैं।[63] अन्य उपयोगों के लिए, अन्य प्रकार के शुद्ध सिलिकॉन का उपयोग किया जा सकता है। इनमें हाइड्रोजनीकृत अनाकार सिलिकॉन (hydrogenated amorphous silicon) और अपग्रेडेड मेटालर्जिकल-ग्रेड सिलिकॉन (UMG-Si) शामिल हैं, जिनका उपयोग लिक्विड-क्रिस्टल डिस्प्ले जैसे अनुप्रयोगों में कम लागत वाले, बड़े-क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनिक्स और बड़े-क्षेत्र वाले, कम लागत वाले, थिन-फिल्म सौर सेल के उत्पादन में किया जाता है। सिलिकॉन के ऐसे अर्धचालक ग्रेड या तो थोड़े कम शुद्ध होते हैं या मोनोक्रिस्टलाइन के बजाय पॉलीक्रिस्टलाइन होते हैं, और इनका उत्पादन मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन के बराबर मात्रा में किया जाता है: प्रति वर्ष 75,000 से 150,000 मीट्रिक टन। निम्न ग्रेड के लिए बाजार मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन की तुलना में अधिक तेजी से बढ़ रहा है। 2013 तक, मुख्य रूप से सौर सेल में उपयोग किए जाने वाले पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन का उत्पादन प्रति वर्ष 200,000 मीट्रिक टन तक पहुंचने का अनुमान था, जबकि मोनोक्रिस्टलाइन अर्धचालक ग्रेड सिलिकॉन के प्रति वर्ष 50,000 टन से कम रहने की उम्मीद थी।[46]

क्वांटम डॉट्स

सिलिकॉन क्वांटम डॉट्स का निर्माण हाइड्रोजन सिल्सेस्क्विओक्सेन (silsesquioxane) के थर्मल प्रसंस्करण के माध्यम से नैनोक्रिस्टल में किया जाता है, जो कुछ नैनोमीटर से लेकर कुछ माइक्रोन तक होते हैं, और आकार पर निर्भर ल्यूमिनेसेंट गुण प्रदर्शित करते हैं।[64][65] नैनोक्रिस्टल बड़े स्टोक्स शिफ्ट प्रदर्शित करते हैं जो कण के आकार के आधार पर पराबैंगनी (ultraviolet) रेंज में फोटॉन को दृश्य या अवरक्त (infrared) में परिवर्तित करते हैं, जिससे उनके सीमित स्व-अवशोषण के कारण क्वांटम डॉट डिस्प्ले और ल्यूमिनेसेंट सोलर कंसंट्रेटर में अनुप्रयोग संभव हो पाते हैं। कैडमियम या इंडियम के बजाय सिलिकॉन-आधारित क्वांटम डॉट का उपयोग करने का एक लाभ सिलिकॉन की गैर-विषाक्त, धातु-मुक्त प्रकृति है।[66][67] सिलिकॉन क्वांटम डॉट्स का एक अन्य अनुप्रयोग खतरनाक सामग्रियों की संवेदनशीलता (sensing) के लिए है। सेंसर खतरनाक पदार्थ की उपस्थिति में फोटोल्यूमिनेसेंस के शमन (quenching) के माध्यम से क्वांटम डॉट्स के ल्यूमिनेसेंट गुणों का लाभ उठाते हैं।[68] खतरनाक रासायनिक संवेदन के लिए कई विधियों का उपयोग किया जाता है, जिनमें से कुछ इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण, फ्लोरोसेंस रेजोनेंस एनर्जी ट्रांसफर, और फोटोकरंट उत्पादन हैं।[69] इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण शमन तब होता है जब लोएस्ट अनऑक्यूपाइड मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल (LUMO) की ऊर्जा क्वांटम डॉट के कंडक्शन बैंड से थोड़ी कम होती है, जिससे दोनों के बीच इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण संभव हो जाता है, जो नैनोक्रिस्टल के भीतर होल्स और इलेक्ट्रॉनों के पुनर्संयोजन (recombination) को रोकता है। यह प्रभाव विपरीत रूप से भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें एक दाता अणु का हाइएस्ट ऑक्यूपाइड मॉलिक्यूलर ऑर्बिटल (HOMO) क्वांटम डॉट के वैलेंस बैंड एज से थोड़ा अधिक होता है, जिससे उनके बीच इलेक्ट्रॉन स्थानांतरित हो सकते हैं, होल्स को भर सकते हैं और पुनर्संयोजन को रोक सकते हैं। फ्लोरोसेंस रेजोनेंस एनर्जी ट्रांसफर तब होता है जब क्वांटम डॉट और एक शमन अणु के बीच एक कॉम्प्लेक्स बनता है। कॉम्प्लेक्स प्रकाश को अवशोषित करना जारी रखेगा लेकिन जब ऊर्जा को ग्राउंड स्टेट में परिवर्तित किया जाता है तो यह फोटॉन जारी नहीं करता है, जिससे सामग्री का शमन हो जाता है। तीसरी विधि फोटोल्यूमिनेसेंट डिस्प्ले की निगरानी करने के बजाय क्वांटम डॉट्स द्वारा उत्सर्जित फोटोकरंट को मापकर एक अलग दृष्टिकोण का उपयोग करती है। यदि वांछित रसायन की सांद्रता बढ़ती है, तो नैनोक्रिस्टल द्वारा दिया गया फोटोकरंट प्रतिक्रिया में बदल जाएगा।[70]

तापीय ऊर्जा भंडारण

जैविक भूमिका

हालाँकि सिलिकॉन सिलिकेट के रूप में आसानी से उपलब्ध है, लेकिन बहुत कम जीव इसका सीधे उपयोग करते हैं। डायटम, रेडियोलेरिया, और सिलिसियस स्पंज अपने कंकाल के लिए संरचनात्मक सामग्री के रूप में बायोजेनिक सिलिका का उपयोग करते हैं। कुछ पौधे अपने ऊतकों में सिलिका जमा करते हैं और उन्हें अपनी वृद्धि के लिए सिलिकॉन की आवश्यकता होती है, उदाहरण के लिए चावल। सिलिकॉन को पौधों द्वारा ऑर्थोसिलिसिक एसिड (जिसे मोनोसिलिसिक एसिड भी कहा जाता है) के रूप में लिया जा सकता है और जाइलम के माध्यम से ले जाया जा सकता है, जहाँ यह कोशिका भित्ति के घटकों के साथ अनाकार (amorphous) कॉम्प्लेक्स बनाता है। यह कुछ पौधों में कोशिका भित्ति की मजबूती और संरचनात्मक अखंडता में सुधार करने के लिए दिखाया गया है, जिससे कीटों द्वारा भोजन (herbivory) और रोगजनक संक्रमण कम हो जाते हैं। कुछ पौधों में, सिलिकॉन वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों और फाइटोहार्मोन्स के उत्पादन को भी अपग्रेड कर सकता है जो पौधों की रक्षा तंत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।[71][72][73] अधिक उन्नत पौधों में, सिलिका (ओपल) फाइटोलिथ संरचनात्मक सहायता प्रदान करते हैं।[74][75][72]

कई बागवानी फसलों को कवक पादप रोगजनकों के खिलाफ सिलिका के साथ खुद को बचाने के लिए जाना जाता है, इस हद तक कि कवकनाशी का अनुप्रयोग विफल हो सकता है जब तक कि पर्याप्त सिलिकॉन पोषण न हो। सिलिसियस पादप रक्षा अणु कुछ फाइटोएलेक्सिन को सक्रिय करते हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें से कुछ अधिग्रहित प्रतिरक्षा उत्पन्न करने वाले सिग्नलिंग पदार्थ हैं। जब वंचित किया जाता है, तो कुछ पौधे अन्य रक्षात्मक पदार्थों के बढ़े हुए उत्पादन के साथ प्रतिस्थापन करेंगे।[72]

पृथ्वी पर जीवन मुख्य रूप से कार्बन से बना है, लेकिन एस्ट्रोबायोलॉजी मानती है कि बाह्यग्रहीय जीवन में अन्य हाइपोथेटिकल प्रकार के जैव रसायन हो सकते हैं। सिलिकॉन को कार्बन के विकल्प के रूप में माना जाता है, क्योंकि यह चार सहसंयोजक बंधों के साथ जटिल और स्थिर अणु बना सकता है, जो DNA-एनालॉग के लिए आवश्यक है, और यह बड़ी मात्रा में उपलब्ध है।[76]

समुद्री सूक्ष्मजीवी प्रभाव

डायटम बायोजेनिक सिलिका (bSi) रूप में सिलिकॉन का उपयोग करते हैं,[77] जिसे सिलिकॉन ट्रांसपोर्ट प्रोटीन (SIT) द्वारा लिया जाता है और मुख्य रूप से कोशिका भित्ति संरचना में फ्रस्ट्यूल्स के रूप में उपयोग किया जाता है।[78] सिलिकॉन समुद्र में सिलिसिक एसिड या सिलिकेट जैसे घुले हुए रूप में प्रवेश करता है।[79] चूंकि डायटम सिलिकॉन के इन रूपों के मुख्य उपयोगकर्ताओं में से एक हैं, वे पूरे समुद्र में सिलिकॉन की सांद्रता में बहुत योगदान करते हैं। उथली गहराई में डायटम उत्पादकता के कारण सिलिकॉन समुद्र में पोषक तत्व जैसा प्रोफाइल बनाता है।[79] इसलिए, उथले समुद्र में सिलिकॉन की सांद्रता कम और गहरे समुद्र में अधिक होती है।

ऊपरी समुद्र में डायटम उत्पादकता निचले समुद्र में निर्यात किए गए सिलिकॉन की मात्रा में योगदान करती है।[80] जब डायटम कोशिकाएं ऊपरी समुद्र में लाइसिस (lysis) होती हैं, तो उनके पोषक तत्व जैसे लोहा, जस्ता और सिलिकॉन, मरीन स्नो नामक प्रक्रिया के माध्यम से निचले समुद्र में लाए जाते हैं। मरीन स्नो में घुले हुए कार्बनिक पदार्थों के ऊर्ध्वाधर मिश्रण द्वारा कणिकीय कार्बनिक पदार्थों का नीचे की ओर स्थानांतरण शामिल है।[81] यह सुझाव दिया गया है कि सिलिकॉन को डायटम उत्पादकता के लिए महत्वपूर्ण माना जाता है और जब तक डायटम के उपयोग के लिए सिलिसिक एसिड उपलब्ध है, डायटम गहरे समुद्र में अन्य महत्वपूर्ण पोषक तत्वों की सांद्रता में भी योगदान दे सकते हैं।[82]

तटीय क्षेत्रों में, डायटम प्रमुख फाइटोप्लांकटोनिक जीवों के रूप में कार्य करते हैं और बायोजेनिक सिलिका उत्पादन में बहुत योगदान करते हैं। हालाँकि, खुले समुद्र में, डायटम की वैश्विक वार्षिक सिलिका उत्पादन में कम भूमिका है। उत्तरी अटलांटिक और उत्तरी प्रशांत उपोष्णकटिबंधीय गायरों (gyres) में डायटम वैश्विक वार्षिक समुद्री सिलिका उत्पादन का केवल 5-7% योगदान करते हैं। दक्षिणी महासागर वैश्विक समुद्री बायोजेनिक सिलिका का लगभग एक-तिहाई उत्पादन करता है।[43] दक्षिणी महासागर को "जैव-भू-रासायनिक विभाजन" (biogeochemical divide) के रूप में जाना जाता है[83] क्योंकि इस क्षेत्र से सिलिकॉन की बहुत कम मात्रा बाहर ले जाई जाती है।

मानव पोषण

कुछ प्रमाण हैं कि सिलिकॉन मानव स्वास्थ्य के लिए उनके नाखून, बाल, हड्डी और त्वचा के ऊतकों के लिए महत्वपूर्ण है,[84] उदाहरण के लिए, उन अध्ययनों में जो प्रदर्शित करते हैं कि उच्च आहार सिलिकॉन सेवन वाली रजोनिवृत्ति-पूर्व महिलाओं में उच्च हड्डी घनत्व होता है, और यह कि सिलिकॉन सप्लीमेंटेशन ऑस्टियोपोरोसिस के रोगियों में हड्डी की मात्रा और घनत्व बढ़ा सकता है।[85] सिलिकॉन इलास्टिन और कोलेजन के संश्लेषण के लिए आवश्यक है, जिसमें से महाधमनी (aorta) में मानव शरीर में सबसे बड़ी मात्रा होती है,[86] और इसे एक आवश्यक तत्व माना गया है;[87] फिर भी, इसकी अनिवार्यता को साबित करना कठिन है, क्योंकि सिलिकॉन बहुत आम है, और इसलिए, कमी के लक्षणों को पुन: उत्पन्न करना कठिन है।[88][89]

सिलिकॉन को इंटरनेशनल प्लांट न्यूट्रिशन इंस्टीट्यूट (IPNI) द्वारा एक "पोषक तत्व" और एसोसिएशन ऑफ अमेरिकन प्लांट फूड कंट्रोल ऑफिशियल्स द्वारा एक "लाभकारी पदार्थ" के रूप में मान्यता दी गई थी।[90]

सुरक्षा

लोग कार्यस्थल पर सांस लेने, निगलने, या त्वचा या आंखों के संपर्क के माध्यम से मौलिक सिलिकॉन के संपर्क में आ सकते हैं। बाद के दो मामलों में, सिलिकॉन एक अड़चन (irritant) के रूप में थोड़ा खतरा पैदा करता है। यदि सांस के माध्यम से अंदर लिया जाए तो यह खतरनाक है।[91] ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ एडमिनिस्ट्रेशन (OSHA) ने कार्यस्थल में सिलिकॉन जोखिम के लिए अनुमेय जोखिम सीमा (permissible exposure limit) आठ घंटे के कार्यदिवस में 15 mg/m3 कुल जोखिम और 5 mg/m3 श्वसन जोखिम निर्धारित की है। नेशनल इंस्टीट्यूट फॉर ऑक्यूपेशनल सेफ्टी एंड हेल्थ (NIOSH) ने आठ घंटे के कार्यदिवस में 10 mg/m3 कुल जोखिम और 5 mg/m3 श्वसन जोखिम की अनुशंसित जोखिम सीमा (REL) निर्धारित की है।[92] क्रिस्टलीय सिलिका धूल के साँस लेने से सिलिकोसिस हो सकता है, जो एक व्यावसायिक फेफड़ों की बीमारी है, जिसे फेफड़ों के ऊपरी लोब में नोड्यूलर घावों के रूप में सूजन और निशान द्वारा चिह्नित किया जाता है।[93]

इन्हें भी देखें

संदर्भ

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    • उपरोक्त लेख जर्मन में मुद्रित किया गया था: जे.जे. बर्ज़ेलियस (1824) "II. Untersuchungen über Flussspathsäure und deren merkwürdigsten Verbindungen" (II. हाइड्रोफ्लोरिक एसिड और इसके सबसे उल्लेखनीय यौगिकों की जांच), Annalen der Physik, 77: 169–230. सिलिकॉन का अलगाव "Zersetzung der flussspaths. Kieselerde durch Kalium" (पोटेशियम द्वारा सिलिकेट फ्लोराइड का अपघटन), पृष्ठ 204–210 शीर्षक वाले अनुभाग में विस्तृत है।
    • उपरोक्त लेख फ्रेंच में पुनर्मुद्रित किया गया था: बर्ज़ेलियस (1824) [ "Décomposition du fluate de silice par le potassium"] (पोटेशियम द्वारा सिलिका फ्लोराइड का अपघटन), Annales de Chimie et de Physique, 27: 337–359.
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बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Silicon" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Silicon यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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