جدول المحتويات
القشرة
- قشرة الأرض هي الأرض والصخور التي تحتويها بأنواع مختلفة ومعادن مهمة. تُعرَّف قشرة الأرض بأنها غطاء صلب يغطي الطبقة الخارجية للكوكب.
- تغلف القشرة الأرضية الكتلة القوية للأرض حيث تمتد إلى أعماق مختلفة من سطح الأرض.
- يمكن ملاحظة قشرة الأرض بوضوح في الجبال العالية أو المناطق المنخفضة في السهول والبحار.
- تنقسم القشرة الأرضية إلى قسمين رئيسيين، الجزء الأول هو القشرة المحيطية والثاني هو القشرة القارية.
- تتكون معظم الصخور التي تتكون منها قشرة الأرض من أكاسيد مختلفة مثل أكسيد الكالسيوم وأكسيد الحديد وأكسيد الألومنيوم وأكاسيد أخرى.
- تتكون القشرة الأرضية من عنصر أساسي وهو الهيدروجين الذي يشغل معظم مكونات قشرة الأرض وتبلغ نسبة الهيدروجين في قشرة الأرض 47٪، وثاني أكثر العناصر شيوعًا بعد الهيدروجين هو السيليكون.
ثاني أكثر العناصر وفرة بعد الهيدروجين
- السيليكون هو ثاني أكثر العناصر شيوعًا بعد الهيدروجين في قشرة الأرض، ويرمز العنصر إلى السيليكون في الجدول الدوري، ويرمز إلى Si.
- يوجد السيليكون في قشرة الأرض بحوالي 7٪، وقد أطلق العلماء كلمة السيليكون على هذا العنصر، وهذه الكلمة باللاتينية تعني اسم الحجر الصلب أو اسم الصيام.
- في عام 1824 م تم اكتشاف عنصر السيليكون من قبل العالم السويدي يونس برسيليس ويعتبر العنصر الثاني الموجود على الأرض بعد عنصر الهيدروجين.
- في الماضي، استخدم الفراعنة والمصريون القدماء السيليكون في العديد من الصناعات، مثل صناعة المزهريات الصغيرة وصنع الخرز وتحقيق النجاحات التي تتكون من السيليكا. يصعب الحصول على السيليكون بينما هو نقي بطبيعته.
- السليكون مادة ذات لون رمادي مميز وهي رمادية اللون لها بريق معدني، أو ذات لون بني، وهي على شكل بلورة لها ثمانية أوجه متشابهة تشبه إلى حد كبير شكل الماس الموجود في ذرات الكربون، ولكنها توجد في الغالب في الصخور والطمي والطين والرمل وعناصر أخرى.
- يتواجد السيليكون مع الأكسجين مكونًا السيليكا ومركب ثاني أكسيد السيليكون، وقد يتواجد السيليكون مع عناصر أخرى مثل البوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكالسيوم والألمنيوم والحديد، إلى جانب أنه يوجد في معظم أنواع النباتات، الأنسجة والتراكيب الكبيرة لبعض أنواع الحيوانات.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية لعنصر السيليكون
بعد معرفة أن السيليكون هو ثاني أكثر العناصر شيوعًا بعد الهيدروجين، من الضروري معرفة الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسيليكون:
الخصائص الفيزيائية للسيليكون
- السيليكون هو العنصر الثامن من حيث الوجود في الكون بأسره، ولكن من الصعب أن يتواجد هذا العنصر في شكل نقي، حيث يتم خلطه مع عناصر أو مكونات أخرى موجودة في قشرة الأرض.
- يوجد حوالي 90٪ من مركبات السيليكا في قشرة الأرض، لذا فهي ثاني أكثر العناصر وفرة بعد الهيدروجين.
- من الناحية التجارية، يتم استخدام معظم أنواع السيليكون دون فصل، ولكن في بعض الأحيان يحدث علاج لبعض أنواع المركبات الموجودة في الطبيعة.
- يستخدم السيليكون في صناعة الرمل الصناعي والطين والسيراميك وصناعة الخرسانة.
- السيليكات هي مادة ذات خلفية بيضاء تشبه زجاج البورسلين أو الصودا الجير.
- هناك العديد من العناصر الأخرى التي يدخلها السيليكون في تركيبته، وهي مركبات حديثة مثل كربيد السيليكون، حيث أن السيليكون هو أساس كل بوليمرات السيليكون الموجودة في جميع الأماكن وتسمى السيليكون.
- يؤثر السيليكون بشكل كبير على الاقتصاد العالمي بأكمله، على الرغم من استخدام السيليكون لتنقية الألمنيوم والصلب المصبوب، كما أنه يستخدم في الصناعات الكيماوية الدقيقة، إلا أنه غالبًا ما يستخدم في صناعة السيليكا المدخنة.
- تُستخدم الأجزاء الصغيرة النقية من السيليكون في إلكترونيات أشباه الموصلات بمعدل يزيد عن 10٪.
- الدوائر المتكاملة هي أساس الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر، ويستخدم السيليكون في هذه التقنية، لذلك تعتمد معظم الأجهزة الكهربائية على السيليكون.
- يعد السيليكون عنصرًا أساسيًا في علم الأحياء، على الرغم من أن الحيوانات تحتاج إلى كميات صغيرة منه، مثل الكائنات الحية الدقيقة والإسفنج مثل الدياتومات، والتي تحتاج إلى السيليكون لتكوين هيكلها، حيث أن السيليكون مهم في عملية التمثيل الغذائي للنباتات، وخاصة العشب.
الخواص الكيميائية لعنصر السيليكون
- يعد السيليكون أحد العناصر شبه المعدنية، حيث يشترك بسهولة في أربعة إلكترونات موجودة في مستوى الطاقة الخارجية، مما يسبب سهولة تكوين العديد من الروابط الكيميائية.
- يشبه عنصر السيليكون عنصر الكربون في أنه يشكل أربعة روابط كيميائية، لكن عنصر السيليكون هو عكس عنصر الكربون في أنه لديه القدرة على قبول المزيد من الإلكترونات الإضافية، مما يساعده على تكوين خمس أو ست روابط في مستوى الطاقة الخارجية، وفي بعض الحالات من الممكن صنع السيليكات عن طريق تكوينها يمكن أن تتغير أو بمعنى آخر غير مستقرة.
- السيليكون هو عنصر رباعي التكافؤ وهو عنصر خامل نسبيًا، ولكن على الرغم من ذلك لديه القدرة على التفاعل مع الهالوجينات وكذلك القلويات المخففة، باستثناء المركبات المعروفة بتفاعلاتها المفرطة مثل حمض مثل حمض النيتريك أو حمض الهيدروفلوريك، ولأن عنصر السيليكون يشكل أربعة روابط كيميائية في مستوى الطاقة الخارجية، فإن هذا يوفر له العديد من الفرص للقدرة على الاندماج مع العديد من العناصر في ظل ظروف التفاعل المناسبة.
نظائر عنصر السيليكون
- يحتوي السيليكون النقي على 3 نظائر: silicon-28 و silicon-29 و silicon-30.
- السيليكون -28 هو العنصر الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية، حيث يحتوي على 92٪ من العناصر.
- يستخدم عنصر السيليكون 29 في الغالب في الكهرومغناطيسية والرنين المغناطيسي النووي.
- يحتوي السيليكون 12 على هدير إشعاعي، لكن النظير الأكثر استقرارًا هو السيليكون 32، بحيث يصل عمر النصف لهذا النظير إلى 170 عامًا، ويبلغ عمر النصف للسيليكون 31 حوالي 3 دقائق.
- يبلغ متوسط كتلة نظائر السيليكون حوالي 22 وحتى
- نمط الانحلال الشائع للنظائر الستة التي لها كتلة أصغر من كتلة أول نظير مستقر متاح، السيليكون 28، هو نمط +.
في النهاية، يمتلك القارئ القدرة على معرفة أن العنصر الثاني الأكثر شيوعًا بعد الهيدروجين في قشرة الأرض هو السيليكون، وهو أحد العناصر التي يصعب وجودها في الطبيعة النقية وغالبًا ما توجد إما مع عناصر أو مركبات أخرى .