Սիլիցիումը (Si) հանդիսանում է երկրակեղևի ամենատարածված տարրերից մեկը՝ զբաղեցնելով երկրորդ տեղը թթվածնից հետո։ Այն կարևորագույն նշանակություն ունի ժամանակակից քաղաքակրթության համար՝ սկսած շինարարությունից մինչև բարձր տեխնոլոգիաներ։ Սիլիցիումը կիսահաղորդիչ է, ինչը նշանակում է, որ այն կարող է էլեկտրականություն հաղորդել որոշակի պայմաններում։ Այս հատկության շնորհիվ այն դարձել է համակարգչային դարաշրջանի հիմնաքարը։ Առանց սիլիցիումի հնարավոր չէր լինի ստեղծել միկրոսխեմաներ և պրոցեսորներ։
Ինչի՞ համար են օգտագործում սիլիցիումը
Սիլիցիումի կիրառման ոլորտները բազմազան են և ընդգրկում են գրեթե ողջ տնտեսությունը։ Առաջին հերթին այն օգտագործվում է մետաղագործության մեջ՝ որպես պողպատի և ալյումինի համաձուլվածքների հավելում։ Սիլիցիումը մեծացնում է մետաղների ամրությունը և կոռոզիակայունությունը։ Շինարարության մեջ սիլիցիումի միացությունները՝ ավազը և կավը, հանդիսանում են բետոնի և աղյուսի հիմքը։ Ապակու արտադրությունը հիմնված է սիլիցիումի երկօքսիդի (քվարցի) վրա։ Սիլիցիումից ստանում են նաև սիլիկոններ, որոնք օգտագործվում են որպես քսուքներ և մեկուսիչներ։
Էներգետիկայի ոլորտում սիլիցիումը կիրառվում է արևային մարտկոցների արտադրության մեջ։ Այն փոխակերպում է արևի լույսը էլեկտրական էներգիայի բարձր արդյունավետությամբ։ Օպտիկայի բնագավառում քվարցային ապակին անփոխարինելի է ոսպնյակների և պրիզմաների համար։ Քիմիական արդյունաբերության մեջ այն օգտագործվում է սինթետիկ կաուչուկների ստացման համար։ Սիլիցիումի կարբիդը՝ ամենակարծր նյութերից մեկը, կիրառվում է հղկող գործիքներում։ Նույնիսկ սննդի արդյունաբերության մեջ որոշ սիլիկատներ օգտագործվում են որպես հակամակարդիչներ։
Սիլիցիումը բժշկության մեջ
Բժշկության մեջ սիլիցիումը և նրա միացությունները խաղում են կենսական դեր։ Այն համարվում է «երիտասարդության տարր», քանի որ անհրաժեշտ է կոլագենի սինթեզի համար։ Սիլիցիումը նպաստում է ոսկրերի ամրությանը և կապանների առաձգականությանը։ Այն օգտագործվում է օստեոպորոզի կանխարգելման և կոտրվածքների արագ ապաքինման համար։ Սիլիցիումի հիմքով պատրաստված սիլիկոնները լայնորեն կիրառվում են պլաստիկ վիրաբուժության մեջ։ Դրանցից պատրաստում են իմպլանտներ, որոնք մարմնի կողմից լավ են ընդունվում (բիոհամատեղելի են)։
Բժշկական սարքավորումների մեջ սիլիցիումը կիրառվում է կատետրների և խողովակների արտադրության համար։ Սիլիկոնային հիմքով քսուքները և սպեղանիները արագացնում են վերքերի լավացումը։ Ժամանակակից ստոմատոլոգիայում սիլիցիումի միացությունները մտնում են լցանյութերի բաղադրության մեջ։ Դեղագործության մեջ սիլիցիումի երկօքսիդը ծառայում է որպես ներծծող նյութ (ադսորբենտ)։ Այն օգնում է օրգանիզմից հեռացնել տոքսինները և թունավոր նյութերը։ Նանոտեխնոլոգիաների շնորհիվ ստեղծվում են սիլիցիումային նանոմասնիկներ դեղերի թիրախային առաքման համար։
Սիլիցիումը տիեզերքում
Տիեզերական հետազոտությունների ոլորտում սիլիցիումն անփոխարինելի է իր ֆիզիկական հատկությունների շնորհիվ։ Տիեզերանավերի արևային վահանակները հիմնականում պատրաստված են բարձր մաքրության սիլիցիումից։ Առանց դրանց հնարավոր չէր լինի ապահովել արբանյակների և Միջազգային տիեզերական կայանի էներգասնուցումը։ Տիեզերական սարքերի «ուղեղը»՝ համակարգիչները, հիմնված են սիլիցիումային տրանզիստորների վրա։ Սիլիցիումի միացությունները կիրառվում են նաև որպես ջերմամեկուսիչ շերտեր տիեզերանավերի համար։ Դրանք պաշտպանում են սարքավորումները մթնոլորտի խիտ շերտերն անցնելիս առաջացող գերտաքացումից։
Քվարցային ապակին օգտագործվում է տիեզերական աստղադիտակների հայելիների և ոսպնյակների համար։ Այն կայուն է ջերմաստիճանի տատանումների նկատմամբ և չի դեֆորմացվում։ Սիլիցիումի հիմքով սենսորները թույլ են տալիս հեռավոր մոլորակների վրա գտնել ջուր և օրգանական նյութեր։ Աստղակենսաբանները քննարկում են նույնիսկ սիլիցիումային կյանքի ձևերի գոյության տեսական հնարավորությունը այլ մոլորակներում։ Տիեզերական փոշու զգալի մասը բաղկացած է սիլիկատներից, ինչը վկայում է տարրի տիեզերական տարածվածության մասին։
Ամփոփում և հետաքրքիր փաստեր
- Սիլիցիումը մաքուր վիճակում բնության մեջ չի հանդիպում, այլ միայն միացությունների տեսքով։
- Այն կազմում է մարդու օրգանիզմի շարակցական հյուսվածքների հիմքը։
- Սիլիցիումի հովիտը (Silicon Valley) ԱՄՆ-ում իր անունը ստացել է հենց այս տարրի պատվին։
- Այն հանդիսանում է կիսահաղորդչային արդյունաբերության «սիրտը»։
- Սիլիցիումը կարող է դիմանալ բարձր ջերմաստիճանների, ինչը կարևոր է տեխնիկայի համար։
- Ապագայում սիլիցիումը կարող է դառնալ հիմք ավելի հզոր քվանտային համակարգիչների համար։
- Այս տարրը կապող օղակ է հանդիսանում անօրգանական աշխարհի և կենդանի բնության միջև։
Ֆիզիկական հատկությունները
- Արտաքին տեսքը – մուգ մոխրագույն, մետաղական փայլով պինդ նյութ։
- Բյուրեղավանդակը – ալմաստանման, կովալենտային կայուն կապերով։
- Կարծրությունը – շատ կարծր է (քերծում է ապակին), բայց միևնույն ժամանակ փխրուն։
- Հալման ջերմաստիճանը – բարձր է, կազմում է 1414°C:
- Էլեկտրահաղորդականությունը – տիպիկ կիսահաղորդիչ է (հաղորդականությունն աճում է տաքացնելիս)։
- Խտությունը – թեթև նյութ է, խտությունը՝ 2.33 գ/սմ³:
Քիմիական հատկությունները
- Ակտիվությունը – սովորական պայմաններում պասիվ է (օքսիդային շերտի պատճառով)։
- Փոխազդեցությունը թթվածնի հետ – տաքացնելիս այրվում է՝ առաջացնելով սիլիցիումի երկօքսիդ (SiO2):
- Փոխազդեցությունը հալոգենների հետ – հեշտությամբ միանում է ֆտորին, տաքացնելիս՝ քլորին և բրոմին։
- Փոխազդեցությունը ալկալիների հետ – լուծվում է հիմքերի տաք լուծույթներում՝ անջատելով ջրածին (H2):
- Փոխազդեցությունը թթուների հետ – կայուն է թթուների հանդեպ (բացի ֆտորաջրածնական թթվից)։
- Փոխազդեցությունը մետաղների հետ – բարձր ջերմաստիճանում առաջացնում է սիլիցիդներ (Mg2Si, Ca2Si):
- Փոխազդեցությունը ածխածնի հետ – առաջացնում է գերկարծր նյութ՝ կարբորունդ (SiC):

