سيليس

     سيليس عنصری است غيرفلزی اما در خواصش فلزیتر از کربن است. سيليس دو شکل آلوتروپی دارد، يکی ساختار بيشکل پودری و ديگری ساختار بلورين آن شبيه الماس است. اين عنصر در سال 1823 توسط Jons Berzelius دانشمند سوئدی کشف گرديد. سيليس دومين عنصر از لحاظ فراوانی در پوسته زمين است (28% وزنی پوسته را تشکيل می دهد). سيليس به صورت غير ترکيبی يافت نمی شود و عموماً به صورت سيليکات يا سيليکا (اکسيد سيليس Sio₂) موجود است. ترکيب اصلی رسها، گرانيتها، کوارتز و ماسه می باشد.

منابع سيليسيم در خورشيد و ستاره ها است و ترکيب اصلی شهاب سنگها شناخته شده است. همچنين اين عنصر يکی از اجزای تشکيل دهنده تکتيتها است که تکتيت شيشه طبيعی با منشأ نامشخص است.

7/25درصد وزنی پوسته زمين از سيليسيم تشکيل شده و دومين عنصر از نظر فراوانی پس از اکسيژن است. سيليسيم به صورت آزاد در طبيعت يافت نمی شود و بيشتر به صورت اکسيد سيليکات يافت می شود. در ماسه، کوارتز، کريستالهای سنگی، آمتيست، آگات، سنگ چخماق، ژاسپر و اپال اکسيد سيليسيم وجود دارد. گرانيت و هورنبلند و آزبست و فلدسپار و رس و مليکا نيز حاوی مقادير کمی کانيهای سيليکاته هستند.

سيليسيم در اثر گرما دادن سيليس و کربن در کوره های الکتريکی برای الکترودهای کربنی توليد می شود. 7 روش برای توليد اين عنصر وجود دارد. سيليسيم بی شکل به صورت پودر قهوه ای رنگ با استفاده از روش ذوب کردن يا تبخير توليد می شود.

سيليسيم يکی از عناصر سودمند می باشد. اين عنصر به شکل ماسه و رس در ساخت بتن و آجر کاربرد دارد. اين عنصر در صنعت ديرگدازها با درجه حرارت بالا کاربرد دارد. همچنين برای ساخت مينای دندان، کوزه گری و غيره کاربرد دارد. همچنين اکسيد سيليسيم ترکيب اصلی شيشه است و يکی از ارزانترين ماده اوليه برای صنايع مکانيکی، نوری، گرمايی، و الکتريکی است.

سيليسيم خالص می تواند با بور گاليم و فسفر يا ارسنيک ترکب شود و سيليسيمی جهت استفاده ترانزيستورها و پيلهای خورشيدی و يکسوسازها و ديگر تجهيزات که در صنايع الکترونيک و سن سنجی بسازد. هيدروژن دار کردن سيليسيم بی شکل برای اقتصادی کردن پيلها جهت تبدیل انرژی خورشيدی به انرژی الکتريکی استفاده    می شود.

سيليسيم عنصری حياتی برای زندگی گياهان و جانوران می باشد. سيليسيم در خاکسترهای گياهان و اسکلت انسانها نيز وجود دارد. سيليسيم عنصر سازنده فولاد نيز می باشد. کربيدسيليسيم يکی از مهمترين ساينده ها و مورد استفاده در اشعه توليد شده از نور همدوس می باشد. سيليکون ها يکی از ترکيبات مهم سيليسیم است. سيليکونها از هيدروليز کلريد سيليسيم آلی بدست می آيد.

سيليسيمهای کريستالينه دارای جلای فلزی و به رنگ خاکستری است. بيشتر اسيدها به استثنای هيدروفلوريک با سيلیسيم واکنش می دهد. عنصر سيليسيم بيش از 95درصد امواج مادون قرمز را با طول موجهای 3/1 تا 6 ميکرومتر از خود عبور می دهد.

اثرات سيليسيم در سلامتی انسان:

عنصر سيليسيم ماده ای خنثی است که به نظر می رسد باعث صدمه به بافت های ريوی می شود. همچنين در جانورانی که در آزمايشگاه نگهداری می شوند، به دليل واکنش غبار سيستم دچار واکنش ريوی می شود. اگر مقدار غبار سيستم کمتر از حد تعيين شده باشد، اثر معکوس برششها دارد و به نظر نمی رسد که بيماری مهمی در ششها ايجاد کند يا اثر سمّی داشته باشد. سيلِِيسِيوم ممکن است باعث بيماری تنفسی مزمن شود سيليسيوم بلوری(دی اُّکسيد سيليسيوم) خطر تنفسی زيادی دارد. امّا، احتمال توليد سيليسيوم بلوری در يک فرآيندمعمولی خيلی بعيد به نظر   می رسد. مقدار 3160 ميلی گرم بر کيلوگرم LD50   اگر خورده شود، مقايسه با زمانی که از طريق تنفس وارد بدن انسان می شود باعث مرگ 50% جمعيت جانوری می شود. معمولاََ ميزان سيليس در حدود ميلی گرم يا گرم ماده در هر کيلوگرم از وزن جانور است.

بلورهای سيليسيوم باعث تحريک پوست و مشکلات چشمی می شود. تنفس سيليسيوم باعث آسيب به ششها و مخاط دهان می شود. ااگر سيليسيوم وارد چشم شود، سبب سرخی و ترشحات اضافی چشم می گردد. سرخی، سوزش و خارش جزء التهابهای پوستی است که بر اثر عملکرد سيليسيوم اتفاق می اُفتد.

سرطان ريه معمولاََ در شغلهايی که با ساختار بلوری کوارتز و کريستوباليت سروکار دارند، اتفاق می اُفتد. سرطان ريه شغلهایی مانند مطالعات معدنی، کارگرانی که در زمين های سيليسی کار می کنند، يا با گرانيت، سفال و آجر سروکار دارند، مشاهده میشود.

مطالعات اپيدمی در کارگرانی که با سيليسيوم کار می کنند، انجام شده و از نظر آماری اين مطالعات آمار بالايی مرگ و ناهنجاری ايمنی بدن را در کارگران نشان می دهد. اين بيماری ها عبارت هستند از بيماری های پوستی مانند زگيل، رماتيسم و التهاب  سيستم لنف بدن. مطالعات اپيدمی اخير نشان می دهد که در شغلهايی که با سيليسيوم بلوری کار می کنند بيماريهای کليوی بروز می کند و بر اثر بيماری کليوی سيتم ايمنی بدن دچار مشکل می شود. با به خطر اُفتادن سيتم ايمنی بدن ، احتمال دچار شدن فرد به عفونتهای ميکروبی (بيماری مانند سل) و قارچی افزايش می يابد.

در صورتی که سيلیسيوم تنفس شود، بيماری های تنفسی مانند برونشيت، بيماری انسداد تنفسی مزمن(COPD) و آمفيزم در فرد بروز می کند. مطالعات اپيدمی نشان می دهد که اکثر بيماری های ذکر شده در افراد غير سيگاری مشاهده نمی شود.

اثرات سيليسيوم بر محيط زيست:

سيليسيوم اثر منفی بر محيط زيست ندارد. تجهيزات آزمايشگاهی مورد استفاده در تجزيه اسپکتروم جرمی، ميکروسکوپ، کراماتوگرافی مايع و گازی، اشعه X جذب اتمی، مادون قرمز، کراماتوگرافی مايع با عملکرد بالا و اسپکترومتر نشری

خواص فيزيکی و شيميايی عنصر سيليسيوم:

عدد اتمی: 14

    جرم اتمی:086/28

نقطه ذوب:   C 1414

نقطه جوش: C 3265

شعاع اتمی:A 64/1

ظرفيت:4+

رنگ: خاکستری تيره

 حالت استاندارد: جامد در حالت k298

نام گروه : 14

انرژی يونيزاسيون:  KJ/mol 5/786

شکل الکترونی:s2 2s2p6 3s2p2 1

شعاع يونی: A 4/0

الکترونگاتيوی:90/1

دانسيته: 33/2

گرمای فروپاشی:kj/mol 55/50

گرمای تبخير: kj/mol  22/384

گرمای ويژه:J/g ko  71/0

اَشکال ديگر اکسيد سيليسيوم Sio₂

هگزاهيدريد سيليسيوم Si₂H₆ و تتراهيدريد سيليسيوم SiH₄

هگزاکلريد سيليسيوم Si₂Cl₆ و تتراکلريد سيليسيوم SiCl₄

منابع: ماسه، گرانيت ، کوارتزورس

کاربرد: در شيشه به صورت Sio₂ به کار می رود. به عنوان نيمه رسانا در قطعات الکترونيکی و همچنين در پيلهای خورشيدی، سيمان، گريس و رنگهای روغنی به کار می رود.