सिलिकॉन (Si): रासायनिक गुणधर्म और अभिक्रियाएँ

रासायनिक गुणधर्मों का अवलोकन

सिलिकॉन (Si) आवर्त सारणी के समूह 14 का एक उपधातु तत्व है, जो अपने अर्धचालक गुणधर्मों और मजबूत सहसंयोजक आबंध बनाने की क्षमता के लिए जाना जाता है।

विद्युतऋणात्मकता: 1.90 (पॉलिंग पैमाना)।
आबंधन: मुख्य रूप से सहसंयोजक आबंध बनाता है, प्रायः 4 की संयोजकता प्रदर्शित करता है।
ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: मुख्य रूप से +4, जिसमें +2 कम सामान्य और स्थिर होता है।
अभिक्रियाशीलता: सामान्यतः धातुओं की तुलना में कम अभिक्रियाशील होता है लेकिन उच्च तापमान पर कार्बन की तुलना में अधिक अभिक्रियाशील होता है, यह मजबूत Si-Si और Si-O आबंधों के कारण होता है। सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) की एक पतली, सुरक्षात्मक परत अक्सर इसे निष्क्रिय बना देती है।

वायु और ऑक्सीजन की क्रिया

सिलिकॉन कमरे के तापमान पर अपेक्षाकृत अक्रियाशील होता है लेकिन ऊँचे तापमान पर ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करता है।

ऑक्सीजन (वायु) के साथ: 800 °C से अधिक तापमान पर सिलिकॉन ऑक्सीजन में जलकर सिलिकॉन डाइऑक्साइड बनाता है। यह ऑक्साइड परत सुरक्षात्मक होती है और मध्यम तापमान पर आगे ऑक्सीकरण को रोकती है। Si(s) + O₂(g) --(Heat)--> SiO₂(s)

जल और भाप की क्रिया

सामान्य परिस्थितियों में सिलिकॉन जल और भाप के प्रति उल्लेखनीय रूप से निष्क्रिय होता है।

जल/भाप के साथ: सिलिकॉन उच्च तापमान पर भी जल या भाप के साथ अभिक्रिया नहीं करता है। यह निष्क्रियता इसकी सतह पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड (SiO₂) की एक स्थिर, सुरक्षात्मक परत के निर्माण के कारण होती है, जो जल के अणुओं को अंतर्निहित सिलिकॉन परमाणुओं तक पहुँचने से रोकती है।

अम्लों और क्षारों की क्रिया

सिलिकॉन अम्लों के साथ चयनात्मक अभिक्रियाशीलता प्रदर्शित करता है और प्रबल क्षारों के साथ अभिक्रिया करता है।

अम्लों की क्रिया

अन-ऑक्सीकारक अम्ल (जैसे, HCl, तनु H₂SO₄): सिलिकॉन अन-ऑक्सीकारक अम्लों के साथ अक्रियाशील होता है।
ऑक्सीकारक अम्ल (जैसे, HNO₃): सिलिकॉन शुद्ध नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया नहीं करता है। हालांकि, यह सांद्र नाइट्रिक अम्ल और हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल के मिश्रण के साथ प्रबलता से अभिक्रिया करता है। हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल सुरक्षात्मक SiO₂ परत को घोलता है और सिलिकॉन के साथ अभिक्रिया करके फ्लोरोसिलिसिक अम्ल बनाता है। 3Si(s) + 4HNO₃(aq) + 18HF(aq) \rightarrow 3H₂SiF₆(aq) + 4NO(g) + 8H₂O(l)
हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल (HF): हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल आसानी से सिलिकॉन पर हमला करता है, यह गुणधर्म अर्धचालक उत्कीर्णन में उपयोग किया जाता है। Si(s) + 6HF(aq) \rightarrow H₂SiF₆(aq) + 2H₂(g)

क्षारों की क्रिया

प्रबल गर्म क्षार: सिलिकॉन गर्म, सांद्र प्रबल क्षार (जैसे, NaOH, KOH) के विलयनों के साथ अभिक्रिया करके घुलनशील सिलिकेट और हाइड्रोजन गैस मुक्त करता है। Si(s) + 2NaOH(aq) + H₂O(l) --(Heat)--> Na₂SiO₃(aq) + 2H₂(g)

मुख्य प्रयोगशाला परीक्षण/पहचान अभिक्रियाएँ

सिलिकॉन की पहचान में आमतौर पर इसके यौगिक, विशेष रूप से सिलिकेट (SiO₃²⁻ आयन) शामिल होते हैं। तत्वीय सिलिकॉन को आमतौर पर नियमित गुणात्मक विश्लेषण में पहचाना नहीं जाता है।

सिलिकेट्स (SiO₃²⁻) की पहचान

अम्लीकरण परीक्षण: जब एक घुलनशील सिलिकेट विलयन (जैसे, सोडियम सिलिकेट) को तनु हाइड्रोक्लोरिक अम्ल के साथ अम्लीकृत किया जाता है, तो सिलिसिक अम्ल (H₂SiO₃) का एक जिलेटिनी अवक्षेप बनता है। Na₂SiO₃(aq) + 2HCl(aq) \rightarrow H₂SiO₃(s)\downarrow + 2NaCl(aq) सिलिसिक अम्ल का अवक्षेप (अक्सर SiO₂·nH₂O के रूप में दर्शाया जाता है) गर्म करने पर निर्जलित होकर सिलिका जेल बना सकता है।
अमोनियम मोलिब्डेट परीक्षण: तनु नाइट्रिक अम्ल के साथ अम्लीकृत एक सिलिकेट विलयन में अमोनियम मोलिब्डेट विलयन मिलाने और गर्म करने पर एक विशिष्ट पीला रंग या अवक्षेप बनता है। यह सिलिकोमोलिब्डिक अम्ल या उसके अमोनियम लवण, एक हेटरोपॉली अम्ल संकुल के निर्माण के कारण होता है। अवलोकन: पीला रंग या अवक्षेप। मुख्य अभिकारक: सिलिकेट आयन, अमोनियम मोलिब्डेट, तनु नाइट्रिक अम्ल। उत्पाद (सामान्य): सिलिकोमोलिब्डिक अम्ल (जैसे, H₄[Si(Mo₁₂O₄₀)]) या उसका अमोनियम लवण (जैसे, (NH₄)₄[Si(Mo₁₂O₄₀)])। इस जटिल अभिक्रिया का सटीक स्टॉइकियोमेट्री अक्सर उच्च विद्यालय में सरलीकृत किया जाता है।