น้ำหนักจำเพาะของซิลิคอน คุณสมบัติ การใช้งาน และตารางคำนวณน้ำหนัก
ซิลิคอนเป็นธาตุเคมีและเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่พบมากที่สุดในเปลือกโลก ในธรรมชาติมักไม่พบในรูปอิสระ แต่พบเป็นส่วนประกอบของซิลิคอนไดออกไซด์ ควอตซ์ ทราย และแร่ซิลิเกตชนิดต่าง ๆ
ซิลิคอนเกรดอุตสาหกรรมผลิตโดยการรีดิวซ์ซิลิกาด้วยคาร์บอนในเตาไฟฟ้าเป็นหลัก ส่วนซิลิคอนที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้นใช้ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ พลังงานแสงอาทิตย์ โลหการ และเคมี
พบซิลิคอนได้ที่ใดและผลิตอย่างไร
แทบไม่พบซิลิคอนในรูปอิสระตามธรรมชาติ เพราะโดยทั่วไปจะจับตัวอยู่ในแร่ รูปแบบที่พบในธรรมชาติเป็นหลัก ได้แก่ ควอตซ์ ทราย ซิลิกา เฟลด์สปาร์ ไมกา และซิลิเกตชนิดอื่น ด้วยเหตุนี้ซิลิคอนจึงเป็นธาตุพื้นฐานของวัตถุดิบแร่ แม้ว่าซิลิคอนโลหะจะได้จากการแปรรูปทางอุตสาหกรรมก็ตาม
ในห้องปฏิบัติการสามารถผลิตซิลิคอนได้โดยรีดิวซ์สารประกอบซิลิคอนด้วยโลหะที่ไวต่อปฏิกิริยา เช่น แมกนีเซียมหรืออะลูมิเนียม ในภาคอุตสาหกรรม ซิลิคอนเกรดอุตสาหกรรมผลิตในเตาไฟฟ้าโดยรีดิวซ์ซิลิคอนไดออกไซด์ด้วยคาร์บอน จากนั้นซิลิคอนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเซลล์แสงอาทิตย์ต้องผ่านการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมจนเป็นซิลิคอนพหุผลึกหรือผลึกเดี่ยวที่มีความบริสุทธิ์สูง
ตารางน้ำหนักจำเพาะของซิลิคอน
ซิลิคอนเป็นสารผลึกแข็ง จึงหาความหนาแน่นที่แน่นอนได้จากข้อมูลอ้างอิงหรือการวัดในห้องปฏิบัติการ สำหรับการคำนวณมักใช้ค่าประมาณ 2,33 กรัม/ซม.³ ซึ่งหมายความว่าซิลิคอน 1 ม³ หนักประมาณ 2330 กก.
น้ำหนักจำเพาะและน้ำหนักของซิลิคอน 1 ม³
| วัสดุ | น้ำหนักจำเพาะ (กรัม/ซม.³) | น้ำหนัก 1 ม³ (กก.) |
|---|---|---|
| ซิลิคอน | 2,33 | 2330 |
คุณสมบัติของซิลิคอน
ซิลิคอนเป็นสารแข็งและเปราะ มีสีเทาเข้มและมีความวาวแบบโลหะ ซิลิคอนผลึกมีโครงผลึกคล้ายเพชรและจัดเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำ
ภายใต้สภาวะปกติ ซิลิคอนมีความเสถียรค่อนข้างสูง แต่เมื่อให้ความร้อนจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและเกิดซิลิคอนไดออกไซด์ ที่อุณหภูมิสูงยังทำปฏิกิริยากับโลหะและอโลหะหลายชนิด เกิดเป็นซิลิไซด์และสารประกอบอื่น
ด้วยคุณสมบัติที่ผสานทั้งความทนทานทางเคมี คุณสมบัติสารกึ่งตัวนำ และความสามารถในการสร้างสารประกอบที่แข็งแรง ซิลิคอนจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม การใช้งานหลัก ได้แก่:
- งานโลหการ ซึ่งใช้ซิลิคอนเป็นสารกำจัดออกซิเจน ธาตุผสม และส่วนประกอบของเฟอร์โรอัลลอย;
- การผลิตซิลิคอนเกรดอุตสาหกรรมและซิลิคอนพหุผลึก;
- การผลิตชิ้นส่วนสารกึ่งตัวนำ วงจรรวม และแผงเซลล์แสงอาทิตย์;
- การผลิตไซเลน ซิลิโคน และวัสดุออร์กาโนซิลิคอนชนิดอื่น;
- การผลิตแก้ว เซรามิก วัสดุทนไฟ และโลหะผสมพิเศษ;
- ใช้เป็นสารเติมแต่งเชิงหน้าที่ในพลาสติกและสารเคลือบ
คำถามที่พบบ่อย
ซิลิคอนมีน้ำหนักจำเพาะเท่าไร?
บทความนี้ใช้ค่าประมาณ 2,33 กรัม/ซม.³ สำหรับซิลิคอนผลึก ซึ่งเท่ากับประมาณ 2330 กก./ม³
ซิลิคอน 1 ม³ หนักเท่าไร?
ซิลิคอน 1 ม³ หนักประมาณ 2330 กก. สามารถคำนวณมวลของชิ้นงานได้โดยนำปริมาตรคูณด้วยความหนาแน่นของซิลิคอน
ซิลิคอน ควอตซ์ และทรายเป็นสิ่งเดียวกันหรือไม่?
ไม่ใช่ ซิลิคอนเป็นธาตุเคมี ส่วนควอตซ์และทรายโดยทั่วไปประกอบด้วยซิลิคอนไดออกไซด์และแร่ซิลิเกต จึงมีความหนาแน่นและคุณสมบัติต่างจากซิลิคอนบริสุทธิ์