シリコンとカーボンの違い

シリコンとカーボンの決定的な違いは、カーボンが非金属であるのに対し、シリコンは金属のようなものであることだ...。

シリコンとカーボンの決定的な違いは、カーボンが非金属であるのに対し、シリコンは金属に近い物質であることだ。

周期表の同じグループ（14族）に属する、炭素と珪素。そのため、外側のエネルギー準位に4個の電子を持つ。酸化状態は+2、+4の2種類で、いずれも巨大な分子格子として存在している。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. シリコンとは 3. カーボンとは 4. 横並び比較 - シリコンとカーボンを表形式で 5. まとめ

シリコンは何ですか？

シリコンは原子番号14の元素で、周期表では炭素のすぐ下の14族に属している。化学記号はSiで、電子配置は1s2 2s2 2p6 3s2 3p2。シリコンは4個の電子を取り除いて+4価の陽イオンにすることも、これらの電子を共有して4個の共有結合を形成することもできる。

図01：純シリコン

シリコンは金属的な性質と非金属的な性質を併せ持つため、メタロイドと表現することができます。シリコンは、硬くて不活性なメタロイド系の固体である。シリコンの融点は1414℃、沸点は3265℃である。シリコンは結晶の状態では非常に壊れやすい。自然界では、純粋なシリコンとして存在することはほとんどない。主に酸化物やケイ酸塩の形で存在する。シリコンは外側の酸化膜で保護されているため、化学反応の影響を受けにくい。酸化させるには高温が必要。一方、シリコンは室温でフッ素と反応する。シリコンは酸には反応しないが、濃厚な塩基には反応する。

また、シリコンは工業的にも多くの用途があります。シリコンは半導体の一種であるため、コンピュータや電子機器に有用である。二酸化ケイ素やケイ酸塩などのケイ素化合物は、セラミックス、ガラス、セメントなどの産業で広く重要視されている。

カーボンは何ですか？

カーボンはどこにでもある。炭素を含む化合物は何百万種類もある。したがって、炭素は私たちの体の骨格であると言えます。その理由の一つは、炭素が多くの元素と4つの共有結合を形成することができるためである。これらの化合物は安定で、鎖状または環状になることができます。炭素原子が小さいので、2つの炭素原子が接近し、p軌道の電子が重なり合って多重結合を形成することができるのである。

図02：グラファイトとダイヤモンド

炭素は原子番号6で、周期表第14族に属する非金属である。炭素の電子配置は1s2 2s2 2p2である。炭素は黒/灰色の固体である。純粋な炭素としては、グラファイト、石炭、ダイヤモンドが代表的である。黒鉛は、六角形に並んだ炭素原子が層を形成している。層と層の間にはわずかな隙間があり、電子は層内のドメインから離脱する。その結果、黒鉛は電気を通すようになった。ダイヤモンドは、私たちが知っている中で最も硬い鉱物です。そのため、1つの炭素原子が4つの炭素原子と共有結合し、この単位が繰り返されることでダイヤモンドが形成される。その結果、ダイヤモンドは硬い四面体ネットワークを形成している。ダイヤモンドは熱伝導性に優れ、光学的特性も優れています。