지각에 2번째로 많은 원자번호 14번 실리콘(규소)

실리콘,규소란 무엇인가?

▲원자번호14번 실로콘(규소)

 실리콘(Si)은 원자번호 14번으로 준금속 원소입니다. 우리말로는 '규소'라고 합니다. 실온에서 고체 상태로 존재하며, 지구의 지각에서 산소 다음으로 많은 원소로 전체 질량의 27.7%를 차지하며, 우주에서는 질량 기준으로 8번째로 많이 존재하는 원소이다. 

 

▲ 실리콘,규소(Si)원자 구조

 

 규소(실리콘)는 다른 원자와 공유할 수 있는 원자가전자가 4개인 준금속 원소로, 다양한 화학 결합을 할 수 있다. 탄소와 비슷헤게 주로 4개의 결합을 가지므로 적정한 조건에 하에서 다양한 화합물을 만들 수 있다. 그러나 탄소와 달리 전자를 추가로 더 공유하여 5개나 6개의 결합을 이루기도 한다. 

 

▲실리콘(Si)의 용도는?

 

▲ 반도체에 사용되는 실리콘(Si)

 

  반도체는 일상에서 흔히 볼 수 있는 물질인 실리콘(규소, Silicon, Si)으로 만듭니다. 실리콘은 자원이 풍부해 가격이 점렴하고, 독성이 없어 환경이나 인체에도 무해합니다. 또한, 전기 전도율을 높이려고 불순물 원자를 첨가하는 도핑(Doping)을 통해 전기전도나 전도 형태를 변형할 수 있습니다. 

 반도체는 전기가 잘 통하는 도체와 통하지 않는 절연체 중간 정도의 전기 저항이 있는 물질입니다. 얼마나 도핑하느냐에 따라 전도도를 조절할 수 있으며 실리콘(Si) 외에도 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs)는 전류가 특정 전압부터 도통하는 물질이 있습니다.

 

▲ 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 갈륨비소(GaAs)의 특성곡선

 

 특정 전압부터 전류가 흐르는 이 지점을 Turn-on 전압이라고 합니다. 게르마늄(Ge)은 0.3V로 실리콘보다 더 낮은 전압에서 Turn-on 되며, 갈륨비소(GaAs)는 Turn-on 전압은 높더라도 고주파 대역이나 항공 우주와 무선통신에 많이 사용됩니다.

 반도체외에도 방수 처리, 조형물 제조, 윤활유, 광택제 등에 사용되며 독성이 없는 장점으로 보형물, 콘텍트 렌즈 등에도 많이 사용되고 있습니다.

 

▲ 실리콘, 규소(Si)의 특징표

 

발견자	스웨덴 화학자 옌스 야코브 바르셀리우스
발견 연도	1824년
어원	부싯돌을 뜻하는 라틴어 'siliex', 'silicis
특징	산소에 이어 지각에 두번째로 풍부하게 존재하는 물질
사용 분야	유리, 고무, 실리카 오일, 반도체, 보형물, 흡착제 등
원자량	28.085 g/mol
밀도	2.33 g/cm3
녹는점	1414 °C
끓는점	3265 °C
상온에서 상태	고체