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ケイ素

更新日：
ケイ素の化学構造式

ケイ素（Silicon）は，化学式 Si で表される典型元素の単体です。

目次
  1. 1名称
  2. 2化学式と構造
  3. 3物質情報
  4. 4構成要素
  5. 5熱力学的性質
  6. 6溶解度
  7. 7危険有害性
  8. 8製法
  9. 9化学反応
  10. 10参考文献
  11. 11関連物質
  12. 12関連カテゴリ
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名称

物質名称一覧

命名法
Nomenclature
名称
Name
代表的名称
Typical name
ケイ素
Silicon
組成命名法
Compositional nomenclature
ケイ素
Silicon
別名
Other names
珪素
シリコン

化学式と構造

化学式一覧

化学式名称
Formula name
化学式
Formula
代表的化学式
Typical formula
Si
組成式
Compositional formula
Si
構造式
Structural formula
ケイ素の化学構造式
※ダイアモンドと同じ正四面体構造

物質情報

物質情報一覧

項目
Item
値
Value
名称
Name
ケイ素
Silicon
化学式
Formula
Si
外観
Appearance
暗灰色の固体
Dark gray solid
臭気
Odor
無臭
Odorless
モル質量
Molar mass
28.085 g/mol
密度
Density
2.33 g/cm3[1]
固体
2.3296 g/cm3[2]
固体
融点
Melting point
1412 °C[1]
1414 °C[2]
沸点
Boiling point
3265 °C[1][2]

構成要素

構成原子

原子
Atom
名称
Name
酸化数
Oxidation state
個数
Number
Siケイ素01

原子の比率

原子
Atom
原子量
Atomic weight
個数
Number
原子比率
Atomic ratio
重量比率
Weight ratio
Si28.0851100.00%100.00%
Si原子比率
Si重量比率

熱力学的性質

相転移特性

項目
Item
値
Value
融解熱
Enthalpy of fusion
50.21 kJ · mol−1[1][2]
at 1412°C
蒸発熱
Enthalpy of vaporization
359 kJ · mol−1[1]
at 3265°C
蒸発熱 (25°C)
Enthalpy of vaporization at 25°C
450 kJ · mol−1[1]
その他転移エンタルピー
Enthalpy of other transition
–

標準熱力学特性

状態
State
標準生成
エンタルピー
ΔfH°
kJ · mol−1		標準生成
ギブス
エネルギー
ΔfG°
kJ · mol−1		標準モル
エントロピー
S°
J · K−1 · mol−1		標準モル
定圧熱容量
Cp°
J · K−1 · mol−1
結晶性固体0[3]0[3]18.83[3]20.00[3]
非晶質固体4.2[3]–––
気体455.6[3]411.3[3]167.97[3]22.251[3]

溶解度

溶解性

反応
Reactive
混和
Miscible
易溶
Very soluble
可溶
Soluble
HF + HNO3[1]フッ化水素酸+硝酸
M2O[1]溶融アルカリ酸化物
微溶
Slightly soluble
難溶
Very slightly soluble
不溶
Insoluble
H2O水

危険有害性

GHSラベル[4]

項目
Item
値
Value
危険有害性絵表示
Hazard pictograms
GHS02: 炎
GHS02: 炎
注意喚起語
Signal word
警告
危険有害性情報
Hazard statements
H228: 引火性固体
H320: 眼刺激性

物理的危険性[4]

分類区分表示危険有害性情報
爆発物分類対象外
引火性気体分類対象外
エアゾール分類対象外
酸化性気体分類対象外
高圧ガス分類対象外
引火性液体分類対象外
引火性固体区分2
GHS02: 炎
警告
H228: 引火性固体
自己反応性化学品分類対象外
自然発火性液体分類対象外
自然発火性固体区分外
自己発熱性化学品分類不可
(データ不足)
水反応引火性化学品区分外
酸化性液体分類対象外
酸化性固体分類対象外
有機過酸化物分類対象外
金属腐食性物質分類不可
(データ不足)
鈍性化爆発物データなし

健康有害性[4]

分類区分表示危険有害性情報
急性経口毒性区分外
急性経皮毒性分類不可
(データ不足)
急性吸入毒性
(気体)		分類対象外
急性吸入毒性
(蒸気)		分類不可
(データ不足)
急性吸入毒性
(粉塵・ミスト)		分類不可
(データ不足)
皮膚腐食性/刺激性分類不可
(データ不足)
重篤な眼損傷性/眼刺激性区分2B
H320: 眼刺激性
呼吸器感作性分類不可
(データ不足)
皮膚感作性分類不可
(データ不足)
生殖細胞変異原性分類不可
(データ不足)
発がん性分類不可
(データ不足)
生殖毒性分類不可
(データ不足)
特定標的臓器毒性
(単回ばく露)		分類不可
(データ不足)
特定標的臓器毒性
(反復ばく露)		分類不可
(データ不足)
誤えん有害性分類不可
(データ不足)

環境有害性[4]

分類区分表示危険有害性情報
水生環境有害性
(短期)		分類不可
(データ不足)
水生環境有害性
(長期)		分類不可
(データ不足)
オゾン層への有害性データなし

製法

還元性非金属と酸化物の反応

還元性非金属と酸化物が反応すると，ケイ素が生成する場合があります。

水素と二酸化ケイ素の反応
◆
ΔrG382.38 kJ/mol
K0.10 × 10−66
pK66.99
2H2水素 + SiO2二酸化ケイ素
🔥
⟶
Siケイ素 + 2H2O水
炭素と二酸化ケイ素の反応
◆
ΔrG462.28 kJ/mol
K0.10 × 10−80
pK80.99
C炭素 + SiO2二酸化ケイ素
🔥
⟶
Siケイ素 + CO2↑二酸化炭素
炭素と二酸化ケイ素の反応
◆
ΔrG582.30 kJ/mol
K0.97 × 10−102
pK102.01
2C炭素 + SiO2二酸化ケイ素
🔥
⟶
Siケイ素 + 2CO↑一酸化炭素
水素とケイ酸アルミニウムの反応
◆
ΔrG386.1 kJ/mol
K0.23 × 10−67
pK67.64
2H2水素 + Al2O3 · SiO2ケイ酸アルミニウム
🔥
⟶
Siケイ素 + Al2O3酸化アルミニウム + 2H2O水
炭素とケイ酸アルミニウムの反応
◆
ΔrG586.0 kJ/mol
K0.22 × 10−102
pK102.66
2C炭素 + Al2O3 · SiO2ケイ酸アルミニウム
🔥
⟶
Siケイ素 + Al2O3酸化アルミニウム + 2CO↑一酸化炭素

分解反応

熱分解性物質が分解すると，ケイ素が生成する場合があります。

メタケイ酸マンガン(II)の分解
◆
ΔrG694.1 kJ/mol
K0.25 × 10−121
pK121.60
2MnSiO3メタケイ酸マンガン(II)
🔥
⟶
2MnO2酸化マンガン(IV) + Siケイ素 + SiO2二酸化ケイ素
メタケイ酸マンガン(II)の分解
◆
ΔrG629.9 kJ/mol
K0.44 × 10−110
pK110.35
4MnSiO3メタケイ酸マンガン(II)
🔥
⟶
2Mn2O3酸化マンガン(III) + Siケイ素 + 3SiO2二酸化ケイ素
メタケイ酸鉄(II)の分解
4FeSiO3メタケイ酸鉄(II)
🔥
⟶
2Fe2O3酸化鉄(III) + Siケイ素 + 3SiO2二酸化ケイ素
メタケイ酸鉄(II)の分解
6FeSiO3メタケイ酸鉄(II)
🔥
⟶
2Fe3O4酸化鉄(II,III) + Siケイ素 + 5SiO2二酸化ケイ素
ケイ酸の分解
◆
ΔrG1092.2 kJ/mol
K0.45 × 10−191
pK191.35
H4SiO4ケイ酸
🔥
⟶
Siケイ素 + 2H2O2過酸化水素

化学反応

非金属との反応

ケイ素と非金属が反応すると，ケイ素の二元化合物が生成します。

ケイ素と水素の反応
◆
ΔrG21.7 kJ/mol
K0.16 × 10−3
pK3.80
Siケイ素 + 2H2水素
🔥
⟶
SiH4シラン
ケイ素と酸素の反応
◆
ΔrG−856.64 kJ/mol
K1.19 × 10150
pK−150.08
Siケイ素 + O2酸素
⟶
SiO2二酸化ケイ素
ケイ素とオゾンの反応
◆
ΔrG−2896.3 kJ/mol
K2.57 × 10507
pK−507.41
3Siケイ素 + 2O3オゾン
⟶
3SiO2二酸化ケイ素

水酸化物塩基との反応

ケイ素と水酸化物塩基が反応すると，オキソ酸塩と水素酸塩/水素化物，酸化物が生成します。

ケイ素と水酸化カルシウムの反応
◆
ΔrG−137.0 kJ/mol
K1.00 × 1024
pK−24.00
Siケイ素 + 2Ca(OH)2水酸化カルシウム
⟶
CaSiO3メタケイ酸カルシウム + CaH2水素化カルシウム + H2O水
ケイ素と水酸化ナトリウムの反応
◆
ΔrG−248.87 kJ/mol
K3.98 × 1043
pK−43.60
Siケイ素 + 4NaOH水酸化ナトリウム
⟶
Na2SiO3メタケイ酸ナトリウム + 2NaH水素化ナトリウム + H2O水
ケイ素と水酸化カリウムの反応
Siケイ素 + 4KOH水酸化カリウム
⟶
K2SiO3メタケイ酸カリウム + 2KH水素化カリウム + H2O水
ケイ素と水酸化リチウムの反応
Siケイ素 + 4LiOH水酸化リチウム
⟶
Li2SiO3メタケイ酸リチウム + 2LiH水素化リチウム + H2O水
ケイ素と水酸化鉄(III)の反応
Siケイ素 + 4Fe(OH)3水酸化鉄(III)
⟶
FeSiO3メタケイ酸鉄(II) + 3FeO酸化鉄(II) + 6H2O水

酸化性化学種との反応

ケイ素と酸化性化学種が反応すると，種々の生成物が生成します。

ケイ素と硝酸の反応
◆
ΔrG−791.5 kJ/mol
K4.62 × 10138
pK−138.66
Siケイ素 + 2HNO3硝酸
⟶
H2SiO3メタケイ酸 + N2O3↑三酸化二窒素
ケイ素と硝酸の反応
◆
ΔrG−1968.16 kJ/mol
K6.41 × 10344
pK−344.81
3Siケイ素 + 4HNO3硝酸
⟶
3SiO2二酸化ケイ素 + 2N2O3↑三酸化二窒素 + 2H2↑水素

被還元性化学種との反応

ケイ素と被還元性化学種が反応すると，種々の生成物が生成します。

ケイ素と酸化マンガン(IV)の反応
◆
ΔrG−391.50 kJ/mol
K3.87 × 1068
pK−68.59
Siケイ素 + MnO2酸化マンガン(IV)
⟶
SiO2二酸化ケイ素 + Mnマンガン
ケイ素と酸化マンガン(IV)の反応
◆
ΔrG−673.1 kJ/mol
K8.36 × 10117
pK−117.92
Siケイ素 + 2MnO2酸化マンガン(IV)
⟶
MnSiO3メタケイ酸マンガン(II) + MnO酸化マンガン(II)
ケイ素と酸化鉄(III)の反応
Siケイ素 + 2Fe2O3酸化鉄(III)
⟶
FeSiO3メタケイ酸鉄(II) + 3FeO酸化鉄(II)
ケイ素と酸化鉄(III)の反応
Siケイ素 + 5Fe2O3酸化鉄(III)
⟶
FeSiO3メタケイ酸鉄(II) + 3Fe3O4酸化鉄(II,III)

難還元性化学種との反応

ケイ素と酸化マンガン(II)が反応すると，メタケイ酸マンガン(II)とマンガンが生成します。

ケイ素と酸化マンガン(II)の反応
◆
ΔrG−151.8 kJ/mol
K3.93 × 1026
pK−26.59
Siケイ素 + 3MnO酸化マンガン(II)
⟶
MnSiO3メタケイ酸マンガン(II) + 2Mnマンガン

参考文献

参考文献一覧

  1. 1
    James G. Speight (2017)
    Lange's Handbook of Chemistry, 17th edition
    McGraw Hill Education
  2. 2
    John R. Rumble Jr, David R. Lide, Thomas J. Bruno (2019)
    CRC Handbook of Chemistry and Physics 100th Edition
    CRC Press
  3. 3
    Janiel J. Reed (1989)
    The NBS Tables of Chemical Thermodynamic Properties: Selected Values for Inorganic and C1 and C2 Organic Substances in SI Units
    National Institute of Standards and Technology (NIST)
    • 4
      化学物質管理センター
      GHS分類結果
      独立行政法人 製品評価技術基盤機構
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