Pii (alkuaine)
Sivulta puuttuu
|
|||||
| Yleistä | |||||
| Nimi | Pii | ||||
| Tunnus | Si | ||||
| Järjestysluku | 14 | ||||
| Luokka | puolimetalli | ||||
| Lohko | p-lohko | ||||
| Ryhmä | 14, hiiliryhmä | ||||
| Jakso | 3 | ||||
| Tiheys | 2,33×103 kg/m3 | ||||
| Kovuus | 6,5 (Mohsin asteikko) | ||||
| Väri | tummanharmaa, sinertävä | ||||
| Löytövuosi, löytäjä | 1787, Antoine Lavoisier | ||||
| Atomiominaisuudet | |||||
| Atomipaino | 28,0855 amu | ||||
| Atomisäde, mitattu (laskennallinen) | 111 pm | ||||
| Kovalenttisäde | 111 pm | ||||
| Van der Waalsin säde | 210 pm | ||||
| Orbitaalirakenne | [Ne] 3s2 3p2 | ||||
| Elektroneja elektronikuorilla | 2, 8, 4 | ||||
| Hapetusluvut | 4 | ||||
| Kiderakenne | kuutiollinen, timanttirakenne | ||||
| Fysikaaliset ominaisuudet | |||||
| Olomuoto | kiinteä | ||||
| Sulamispiste | 1687 K (1414 °C) | ||||
| Kiehumispiste | 2628 K (2355 °C) | ||||
| Höyrystymislämpö | 359 kJ/mol | ||||
| Sulamislämpö | 50,21 kJ/mol | ||||
| Äänen nopeus | 2200 m/s (20 °C) K:ssa | ||||
| Muuta | |||||
| Elektronegatiivisuus | 1,90 (Paulingin asteikko) | ||||
| Ominaislämpökapasiteetti | 0,712 kJ/kg K | ||||
| Lämmönjohtavuus | (300 K) 149 W/(m×K) | ||||
| CAS-numero | 7440-21-3 | ||||
| Tiedot normaalipaineessa | |||||
Pii on puolimetalli, joka on maankuoren toiseksi yleisin alkuaine. Piin kemiallinen merkki Si on johdettu latinan sanasta ”silex”, joka tarkoittaa piikiveä. Piin CAS-numero on 7440-21-3. Alkuaineen atomimassa IUPACin standardin mukaisesti on [28,084;28,086] amu[1].
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Esiintyminen luonnossa
Pii on maankuoren toiseksi yleisin alkuaine. Sen osuus on 25,7 % maankuoren massasta; yleisin alkuaine on happi, jota on 49,5 %. Piin tavallisimpia luonnossa esiintyviä yhdisteitä ovat piidioksidi SiO2 ja silikaatit, jotka koostuvat piistä, hapesta ja metalleista. Hiekassa ja kvartsissa on pääosin SiO2:a, savessa, asbestissa, kiilteessä, sarvivälkkessä, maasälvässä ja graniitissa puolestaan silikaatteja. Pii on pääkomponenttina eräissä meteoroidityypeissä sekä tektiiteissä, jotka ovat luonnossa muodostunutta lasia.
Monet arvostetut puolijalokivet ovat silikaattimineraaleja, kuten muun muassa ametisti, jaspis ja vuorikristalli. Puhdas pii on erittäin harvinaista luonnossa: sitä on tavattu vain satunnaisesti pieniä määriä tulivuorista purkautuneissa aineissa sekä sulkeumina kultahipuissa.
[muokkaa] Ominaisuuksia
Kiteisellä (puhtaalla, kiinteällä) piillä on metallinen kiilto ja sinertävä värisävy. Sen kiderakenne on timanttimainen.[2] Pii kuuluu samaan jaksollisen järjestelmän ryhmään kuin hiili ja muistuttaa sitä joiltakin kemiallisilta ominaisuuksiltaan. Pii on kuitenkin hiiltä passiivisempi. Tosin se reagoi halogeenien ja monien emästen kanssa. Useimmat hapot eivät vaikuta siihen, lukuun ottamatta typpihapon (HNO3) ja fluorivetyhapon (HF) seosta.
[muokkaa] Historia
Antoine Lavoisier kuvasi ensimmäisenä piin vuonna 1787. Humphry Davy erehtyi myöhemmin pitämään sitä yhdisteenä. Vuonna 1811 Gay-Lussac ja Thénard onnistuivat todennäköisesti valmistamaan epäpuhdasta amorfista piitä kuumentamalla kaliumia (K) piitetrafluoridin SiF4 kanssa. Berzelius valmisti amorfista piitä vuonna 1824 käyttäen jokseenkin samanlaista menetelmää kuin Gay Lussac ja Thénard. Berzelius myös puhdisti tuotteensa.
[muokkaa] Käyttö
Piidioksidi on pääkomponenttina lasissa, sementissä ja keramiikassa. Puolijohteisiin tarvitaan puhdasta piitä, joka sitten seostetaan pienillä määrillä muita sopivia alkuaineita. Piikarbidi (SiC) on puhtaan piin ohella käytössä puolijohdetekniikassa. Silikonit ovat piin tärkeitä polymeerejä, joita käytetään muun muassa voiteluaineissa, liimoissa, saumaus- ja tiivistemateriaaleissa, rintaimplanteissa ja leluissa.
[muokkaa] Isotoopit
Piillä on yhdeksän isotooppia, joiden massaluvut ovat välillä 25–33. Si-28 (isotoopeista yleisin, 92,23 %), Si-29 (4,67 %) ja Si-30 (3,1 %) ovat pysyviä. Piin puoliintumisajaksi määriteltiin lopulta noin 276 vuotta. Pii hajoaa ensin P-32:ksi (jonka puoliintumisaika on 14,28 vuotta), tämä puolestaan hajoaa S-31:ksi.
[muokkaa] Ihmisen ruokavaliossa
Pii on välttämätön luiden, nivelten ja mukopolysakkaridien (esimerkiksi kollageeni) muodostukselle ja puutos johtaa pitkien luiden epämuodostumiin. Piin parhaat lähteet ovat kokojyvävilja, juurekset ja muut kasvikset. Saannin tarpeen arvioidaan olevan välillä 21–46 mg/vrk.[3]
American Journal of Clinical Nutrition julkaisi vuoden 2002 toukokuun numerossaan tutkimuksen, jossa kartoitettiin koehenkilöiden nauttimia ruoka-aineita ja näiden sisältämää piin määrää.[4] Tulokset osoittivat, että olut vahvistaa luustoa, mutta myös että miehillä ravinnosta saatava piin määrä on huomattavasti suurempi kuin naisilla. Olut sisältää ohrasta peräisin olevaa piitä.
[muokkaa] Katso myös
[muokkaa] Lähteet
- ↑ Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio Viitattu 15.6.2011. (englanniksi)
- ↑ J. E. Hall: Solid State Physics, s. 38-40. John Wiley & Sons Ltd, 1979. ISBN 0-471-34281-5.
- ↑ Tohtori.fi artikkeli
- ↑ American Journal of Clinical Nutrition, Vol. 75, No. 5, 887-893, May 2002
[muokkaa] Aiheesta muualla
- Piin kansainvälinen kemikaalikortti
- The Isotopes Project Home Page: Luettelo piin isotoopeista (englanniksi)
- PubChem: Silicon (englanniksi)
- Mindat: Silicon (englanniksi)
- Webmineral: Silicon Mineral Data (englanniksi)
