| 규소 硅素/珪素 Silicon | |||
| 원자번호 | 14 | 기호 | Si |
| 분류 | 준금속 | 상태 | 고체 |
| 원자량 | 28.085 | 밀도 | 2.33 g/cm3 |
| 녹는점 | 1414 °C | 끓는점 | 3265 °C |
| 용융열 | 50.21 kJ/mol | 증발열 | 383 kJ/mol |
| 원자가 | 4 | 이온화에너지 | 786.5, 1577.1, 3231.6 kJ/mol |
| 전기음성도 | 1.9 | 전자친화도 | 133.6 kJ/mol |
| 발견 | J. J. Berzelius (1824) | ||
| CAS 등록번호 | 7440-21-3 | ||
| 원소 분류 (배경색) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 알칼리 금속 | 알칼리 토금속 | 란타넘족 | 악티늄족 | 전이 금속 | 전이후 금속 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 준금속 | 비금속 | 할로젠 | 비활성 기체 | 미분류 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 상온(298K(25°C), 1기압 )원소 상태 (글자색) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ● 고체 | ● 액체 | ● 기체 | ● 미분류 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 이탤릭체 : 자연계에 없는 인공원소 또는 극미량으로 존재하는 원소 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1 개요
기호 Si. 결정구조는 다이아몬드와 같아서 면심입방결정이며 공간군은 Fd3m. 규소는 지각에 27.6%가 존재하고 있어서 64.6%가 존재하는 산소 다음으로 지각중에 많이 존재하는 원소이다. 또한 우주에서는 8번째로 많은 원소 이기도 하다. 녹는점은 1414도, 끓는 점은 3265도로 비교적 높은 편이다.
지구상에서 규소는 보통 4+ 이온에 4배위수를 갖는 규소사면체 혹은 규산염사면체 구조로 존재하며, 규산염 광물은 지표 대부분의 암석을 구성하고 있다. 구조에 대한 보다 자세한 내용은 규산염 광물을 참고하라. 규소를 특별하게 처리해야하는 연구실이나 관련 업종[2]에 종사하지 않는다면, 보통 이 규산염 구조가 아닌 상태의 규소, 특히 순수한 규소를 만날 일이 없다. 순수한 규소는 금속성 광택이 나는 어두운 색의 고체이며, 단결정 규소는 결정면을 따라서 툭툭 잘 끊어져서 웨이퍼의 형태로 가공되어 많이 쓰인다.
규소는 다양한 방면에서 널리 사용되는데, 가까이는 유리나 반도체, 마모제[3] 등에 사용되며, 오늘의 전자기기 발달에 없어서는 안 될 원소이다.
2 특징
- 실온에서는 고체상태로 존재한다.
- 열 전도율이 149W-m-1-k-1로 상당히 높은 편. 그래서 단열목적으로 사용하기에는 적합하지 않다.
- 전기저항과 온도가 반비례하는 성질을 가지고 있어서 반도체의 성질을 보인다.
3 역사
1787년 앙투안 라부아지에가 규소에 대한 연구를 한 것이 최초다. 그러나 당시 기술로는 완벽하게 원소를 추출하지 못했기 때문에 규소 산화물인 실리카를 원소로 규정했다.
그후 1808년 6월에 험프리 데이비가 물의 전기분해가 발표되고 난 후 이를 이용해 순수한 규소를 얻으려는 시도를 했으나 실패로 돌아갔는데 이때 데이비는 발견되지 않은 규소원자를 실리슘(silicium)이라고 불렀다.
1811년, 테나르가 플루오르화규소(SiF4)를 금속 칼륨으로 환원해서 분리를 시도했지만 불순물이 많아서 실패로 끝났으며, 1823년에 베르셀리우스가 같은 방법으로 순수한 규소의 분리에 성공했지만 어모퍼스(무정형)인 것이었다. 결정성의 규소는 그 후 1854년 앙리 상트 클레르 드비유(프랑스)가 전기분해법으로 만들어냈다.
4 어원
험프리 데이비가 붙인 silicium은 부싯돌을 뜻하는 라틴어 silex, silicis에, 이를 금속 원소라고 믿었기 때문에 금속을 뜻하는 접미사 -ium을 붙인 것이다. 나중에 토마스 톰슨이 규소가 붕소(boron)나 탄소(carbon)처럼 비금속이라 여겨 접미사 -on을 붙여 silicon이라 명명하였다.
한자어인 규소(硅素)는 1837년 일본의 난학자(蘭學者)[4]인 우다가와 요안(宇田川榕庵)이 규소의 네덜란드어 'keiaarde'를 '珪土'라 번역한 것이 최초다. '珪'(일본어 음독 けい)는 네덜란드어 'kei'의 음역이고, 'aarde'는 흙(土)을 뜻한다. 나중에 원소라는 뜻으로 '珪素'로 바뀌었고, 19세기 후반에는 硅素라는 표기가 등장함에 따라 현재는 珪素와 硅素가 혼용되고 있다.
한편 중국의 경우 근대 화학자인 서수(徐壽)가 번역한 silicon의 음역어인 矽(중국어 발음 xī)가 일본의 번역어인 硅와 함께 쓰이다가 중화민국의 경우 1933년 교육부 공포로 矽를 표준으로 정하였고, 중화인민공화국에서는 1953년 중국과학원에서 矽을 硅로 바꾸자는 건의에 따라 1957년 전국적으로 硅로 통일하게 된다.
5 실리콘과 규소의 차이
규소의 영어표기는 Silicon이고 실리콘(규소수지)의 영어표기는 Silicone인데, 한글로는 둘 다 '실리콘'이라고 표기한다. 전자가 원소인 규소 자체를 의미하는 반면, 후자는 규소에 탄소사슬과 산소가 결합한 것으로, 실리콘 수지 등에 이용되는 것을 가리킨다.
6 사용처
6.1 반도체
규소는 컴퓨터나 태양전지 등에도 사용되는 반도체의 대표격인 소재이다. 반도체란 전기를 통하는 전도체나 전기를 통하지 않는 절연체의 중간적인 물질로, 공업적으로 전류가 흐르는 정도를 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있는 재료를 말한다. 산업적으로는 그 성질을 이용해서 정밀기기의 전자소재에 많이 쓰인다. 참고로 샌프란시스코의 반도체나 하이테크 기업이 밀집한 지대를 '실리콘밸리'라 부른다. 특히나 모래등에서 추출할수 있기 때문에 고갈될 염려 없이 매우 낮은 단가로 제작이 가능하다는 장점 덕분에 더욱 각광받는 물질이다. 저마늄, 갈륨-비소 등 규소를 능가하는 물성을 가진 여러 재료가 실용 반도체로서 연구되고 있지만, 경제적인 측면에서 (대면적화, 대량생산 가능 여부 등) 현재까지는 단결정 규소가 반도체 재료의 대명사로 쓰이고 있는 실정.
6.2 생필품
대한민국 법적으로 2%까지 식품등에 규소(이산화규소)를 첨가할수 있다. 그래서 치약, 아이스티, 커피, 콘택트렌즈, 김의 방부제등에 사용된다. 또한 실리카 겔도 이산화규소이다.
실리콘으로 마개조되어 제작되는 물건들은 바우처리, 조형물 제조, 윤활류, 광택제, 유리, 유기, 화학제품등에도 사용된다.
6.3 에너지 분야
또한 규소는 석유를 대신할 에너지원으로 검토중이다!동아사이언스 기사 규소화합물은 연료로서 디젤과 비슷한 효율을 만들어낼 수 있고, 석유보다 20%나 가벼우며 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.[5]
또한 희토류 없이도 고속 충방전과 높은 사이클 특성을 보이는 규소 이차 전지 기술이 개발되었다.참조링크
7 외계 생명체
SF작품을 보면 "규소 생명체"라는 단어가 종종 언급되는데, 그 많은 원소 중 하필이면 규소가 언급되는 이유는 지구상에서 생명체를 이루는 탄소와 성질이 가장 비슷한 원소가 규소이기 때문[6].
탄소처럼 수많은 화합물을 만들 수 있지만 지구상에서는 규소가 생명을 이루지 못했다. 그 이유는, 규소간 결합은 단일보다는 이중, 삼중결합이 더 안정하기 때문. 이 때문에 고분자를 이루기가 힘들다는 것이 가장 크다. 이산화규소가 고체라 호흡이 쉽지 않다는 이야기도 있지만, 이는 일단 혐기성 규소생명체도 없는 이유를 설명하지 못한다. 산소를 마시고 이산화규소를 배설(...)한다는 괴설정이 붙은 SF도 있다
이산화규소 고체설을 채용한 THE X-FILES에서는 규소생명체가 화산 속에서 살고 있다고 가정했다. 아주 고온이라면 이산화규소도 액체나 기체로 존재하므로 몸 밖으로 배출하기도 쉽기 때문. 문제는 이렇게 되면 물이 체내에 액체 상태로 순환할 리가 없기 때문에 규소 생명체는 물 없이도 살 수 있을거라는 주장이 나오기도 했다.
실제로 NASA에서 2010년 11월에 실험을 통해서 비소를 갖고 살 수 있는 생명체의 가능성이 밝혀졌다는 것을 발표했으나 분석 실수일 가능성이 더 크다. 비소 항목 참조.
여담으로 겁스Space를 읽어 보면 정말 온갖 화합물을 재료로 생명이 나올 수가 있구나 생각하게 된다. 단, 겁스 스페이스에 나온 그 생명체들은 단지 가능성만을 생각해서 쓴 것이란 걸 생각하자. 심지어 저 책에선 플라즈마 생명체의 가능성까지 논하고 있는 수준이니 (...)
8 여담
화석 중 규화목이라는게 있는데, 이것은 나무가 묻힌 후, 오랜 시간이 지나면서 나무의 구성원소 중 탄소가 규소로 치환되어 단단해진 것이다.
9 이산화 규소
이산화 규소 항목 참조
- ↑ 개당 억단위다! 괜히 CPU가 비싼게 아니다.
- ↑ 특히 반도체 계열의 연구실
- ↑ 즉, 모래
- ↑ 네덜란드(화란) 학문을 연구하는 자.
- ↑ 석유와 같은 경우 연소가 끝난 후 탄산가스나 질소화합물, 불완전 연소 탄화물 등을 배출하여 환경과 인체에 해로웠으나, 실리콘은 에너지 발생 후 실리지움니트리드(Siliziumnitrid)를 만든다. 여기서 실리지움니트리드(Siliziumnitrid)는 식물의 성장을 돕는 비료로 쓸 수 있으며, 이를 회수하여 암모니아를 빼내면 자동차 연료로 재활용할 수도 있다. (게다가 우리나라에 규소는 넘쳐나므로 규소 연료가 다 만들어지면 우리나라가 더 이상 자원을 수입받지 않아도 될 수 있다!
오오 규소느님 오오) - ↑ 주기율표에서 탄소 바로 아래가 규소다.