【元素を楽しく学ぼう】～ケイ素（Si）～
こんにちは！夜に見ている人はこんばんは！家庭教師ひのきあすなろスタッフの百田（ももた）です。
ひのきあすなろのマッドサイエンティスト（自称）の僕、百田が元素について熱く語っていくコーナーです。
このシリーズを通して、化学の面白さ、身の回りの物がどのような原子や分子で出来ているのかを知ってもらえると嬉しいです。
皆さん、元素周期表をお手元に準備して、めくるめく化学の世界にいらっしゃいませ！！
第10回目の今回は原子番号14番のケイ素（Si）です。地球の地殻は大体このケイ素と酸素で出来ています。
それでは、ケイ素（Si）に向かってレッツ・サーチ・エレメンツ！
文部科学省 学習指導要領「生きる力」
http://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/new-cs/index.htm
目次
ケイ素の基本情報
原子記号：Si
原子番号：14
分類：半金属
色：暗白色
状態：固体
不対電子：4つ
ケイ素は地球の主要な構成元素の一つです。地球地殻のほとんどが二酸化ケイ素（SiO₂）で出来ています。また、ケイ素はダイヤモンド構造を持ち、1.12eVのバンドキャップをもつ半導体です。ホウ素（B）やリン（P）などの不純物を微量転嫁することで、p型半導体、n型半導体のどちらにも慣れるので、とても重要な元素になります。
ケイ素の生成方法や確認方法
ケイ素の単体はカーボン電極を使用したアーク炉を用いて、二酸化ケイ素を還元して得れます。
SiO₂+C→Si+CO₂
SiO₂+2C→Si+2CO
この反応で得られるケイ素は99％ほどの純度です。
さらに純度を高めるためには、塩素と反応させて四塩化ケイ素にします。
Si+2Cl→SiCl₄
揮発性の高い液体なので、蒸留して純度を高めます。
そうして純度の高い四塩化ケイ素と水素ガスを反応させて分解することで金属単体シリコンを得ることができます。
SiCl₄+2H₂→Si+4HCl
有名なケイ素の化合物たち
エントリーNo.1：二酸化ケイ素（SiO₂）
二酸化ケイ素は石英の主成分となっています。地球地殻を形成する大部分の化合物なので、いろんな利用がされています。
フッ化水素ガス（HF）と反応してフッ化ケイ素（SiF₄）を生じます。
SiO₂+4HF→SiF₄+2H₂O
また、固体の水酸化ナトリウム（NaOH）と熱することによりケイ酸ナトリウム（Na₂SiO₃）が生成します。ケイ酸ナトリウムに水を加えて熱すると水ガラスになります。
SiO₂+2NaOH→Na₂SiO₃+H₂O
エントリーNo.2：四塩化ケイ素（SiCl₄）
四塩化ケイ素は無色の刺激臭のある液体です。
ケイ素と塩素または、塩化水素を加熱、ケイ化カルシウムなどを塩素化することによって製造されます。
高純度の金属ケイ素の製造にも使われますが、製造時に廃棄物としてでるときがあり、環境問題になっています。
エントリーNo.3：炭化ケイ素（SiC）
同じ14族同士の共有結合の物質です。天然中では隕石中にわずかに存在が確認されます。
ダイヤモンドとシリコンの中間的な性質を持ち、 硬度・耐熱性・化学的安定性に優れることから、研磨材・耐火物・発熱体などに使われ、また半導体でもあることから電子素子の素材にもなります。
エントリーNo.4：シリコーン（SiRR’O）ｎ
シリコーンはシロキサン結合による主骨格を持つ、合成高分子化合物の総称です。
一般に無色・無臭で撥水性を持ち、相当する炭素骨格ポリマーに比べて耐油性・耐酸化性・耐熱性が高く、不導体であり、重合度や置換基などの違うさまざまな形態の製品が提供されています。
シリコンについての小話
ケイ素生物が存在！？
炭素の記事で人間の骨格などは炭素がもとに出来ているということをお伝えしたと思います。同じ14族のシリコンは性質が炭素に似ています。
さらに、放散虫・珪藻・シダ植物・イネ科植物などにおいては実際に二酸化ケイ素が骨格に利用されています。まだまだ解明はされていないので不明ですが、近い将来ケイ素を主成分とした生物が発見されるかもしれませんね。
さて、ケイ素についての理解が深まりましたでしょうか？？
少しでも「面白いな」とか「分かりやすい」と思ってくれたら嬉しいです！
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