Silicium

Silicium ist ein hartes, sprödes, blaugraues Feststoff mit metallischem Glanz und geruchlos; es besitzt einen hohen Schmelzpunkt von 1414 °C und einen Siedepunkt von 3265 °C. Es ist ein Metalloid-Element und das zweithäufigste Element in der Erdkruste; gewöhnlich wird es in kristalliner oder amorpher Form isoliert. Silicium dient als grundlegender Rohstoff für die Herstellung von Siliconen, Silanen, Silikaten und Halbleiterwafern. Zu seinen wichtigsten industriellen Anwendungen zählen die Elektronik (integrierte Schaltungen, photovoltaische Zellen), der Bauwesenbereich (Silicon-Dichtstoffe, Klebstoffe und Imprägnierungsmittel) sowie Spezialpolymere (z. B. Silicon-Kautschuke, -Harze und -Flüssigkeiten). Darüber hinaus wird Silicium zur Legierung von Aluminium sowie als Reduktionsmittel in metallurgischen Prozessen eingesetzt.

Elemental silicon has some of the most important applications in this electronic age. One of the major applications is in computer chips. The single crystals of crystalline silicon are used for solid-state or semiconductor devices. Silicon of hyperpurity, doped with trace elements, such as boron, phosphorus, arsenic, and gallium is one of the best semiconductors. They are used in transistors, power rectifiers, diodes and solar cells. Silicon rectifiers are most efficient in converting a-c to d-c electricity. Hydrogenated amorphous silicon converts solar energy into electricity.
Einige Pflanzen benötigen Silizium (Si) zusätzlich zu Mikro- und Makronährstoffen. Es ist eines der am stärksten von Pflanzen aufgenommenen Elemente. Silizium gehört zur Gruppe 14 (früher IVB) des Periodensystems. Es ist ein essentielles Spurenelement für das normale Wachstum höherer Tiere, da es an der Bildung von Knochen und Knorpel beteiligt ist. Pflanzenkulturen, die ohne lösliches Kieselsäure wachsen, sind anfälliger für Mehltaubefall als solche, die mit löslicher Kieselsäure versorgt werden. Reis, Gurken, Essiggurken und Gerste benötigen Silizium. Silizium fördert das Wachstum von Zuckerrohr. Silizium mildert Bodentoxizitäten, die durch überschüssige Mengen an Mn, Fe und aktivem Al verursacht werden. Die oxidierende Kraft der Reiswurzeln sowie deren Toleranz gegenüber hohen Eisen- und Mangangehalten werden der Siliziumernährung zugeschrieben. In einem Feldversuch führte bei einem Teil eines Reisfeldes ein Verhältnis von Kieselsäure zu Stickstoff von 11:2 zu einer zusätzlichen Ernte von 10 Tonnen/ha Reis. Silizium trägt dazu bei, (a) die Aufrechterhaltung der Aufrichtung der Reisblätter, (b) die Erhöhung der Resistenz gegen Insektenschädlinge, (c) die Verbesserung der Photosynthese, (d) die Steigerung der Anzahl der Halme sowie (e) die Verbesserung sowohl der Frisch- als auch der Trockenmasse der Reispflanzen. Wird während der reproduktiven Phase Kieselsäure entzogen, so nimmt sowohl die Anzahl der Ährchen pro Rispe als auch der Anteil der ausgereiften Körner ab. Silizium trägt zur Struktur der Zellwand bei und bewirkt dadurch (a) eine erhöhte Immunität der Zellwand gegenüber Krankheiten, (b) eine verbesserte Stängelfestigkeit sowie (c) eine gesteigerte Resistenz gegen Umfallen (Lodging). Reis und Zuckerrohr reagieren günstig auf Siliziumdünger. Enzym-Silizium-Komplexe, die sich im Zuckerrohr bilden, wirken als Schutz- oder Regulationsfaktoren für Photosynthese und Enzymaktivität. Durch Unterdrückung der Invertaseaktivität im Zuckerrohr steigert Silizium die Zuckerausbeute. Silizium und Sauerstoff machen 75 % der Erdkruste aus, wobei allein Silizium einen Anteil von 27,7 % hat. Kieselsäure kommt zu 60–80 % als unlösliches Quarz vor und liegt in Form von Monokieselsäure [Si(OH)₄] vor; deren Verfügbarkeit steigt mit zunehmendem pH-Wert und Temperatur des Bodens. Grob geschätzt beträgt die kritische Grenze des verfügbaren Siliziums (als SiO₂) im lufttrockenen Boden zur Maximierung des Ertrags bei Nassreis etwa 130 ppm; diese kritische Grenze wird durch Zugabe von Silizium (als SiO₂) angehoben. Die Siliziumaufnahme durch Pflanzen variiert je nach Pflanzenart. Die Familie der Süßgräser (Gramineae) enthält 10 bis 20-mal mehr Silizium als gewöhnlich in Leguminosen und Zweikeimblättrigen (Dicotyledonen) vorkommt. Reisstroh enthält 4,6 bis 7,0 % Silizium. Oxide von Eisen und Aluminium, Kalkung, Überschwemmung und Nährstoffversorgung beeinflussen die Siliziumaufnahme; ein hoher Bodenwassergehalt erhöht die Aufnahme bei Reis, Gerste, Hafer, Sorghum und Zuckerrohr. Die Menge an Silikatdünger, die dem Boden zugeführt werden soll, richtet sich nach dem Verhältnis von verfügbarem Silizium zu organischer Substanz: Liegt dieses Verhältnis unter 100, ist die Düngung mit Silikat erforderlich; liegt es über 100, ist die Zugabe organischer Substanz notwendig; liegt es unter 50, weist dies auf einen ausgeprägten Siliziummangel im Boden hin. Für ein siliziumdefizientes Gebiet wird die Zugabe von 2 bis 3 t/ha Silikatdünger empfohlen. „Fleckung“ (Freckling), eine nekrotische Blattfleckenkrankheit, ist ein Symptom für niedrige Siliziumkonzentrationen bei Zuckerrohrpflanzen, die direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind; hierbei ist die ultraviolette (UV-)Strahlung der Sonne der auslösende Faktor. Ausreichende Mengen an Silizium in Zuckerrohrpflanzen filtern schädliche UV-Strahlung heraus. Zu den wichtigsten Silikatdüngern zählen Calciumsilikatschlacke, Calciumsilikat und Natriummetasilikat. 1,5 bis 2,0 Tonnen Silikatschlacke pro Hektar liefern normalerweise ausreichend Silizium für Reiskulturen auf siliziumarmen Böden. Silikatdünger dienen sowohl als Siliziumquelle als auch als Kalkmittel für saure Böden. Schlacken aus der Stahlindustrie, gemahlene basische Schlacke (mit variierenden Gehalten an Al, Ca, Fe, Mn, Mg und Si) sowie Wollastonit (Ca-Mg-Silikat) gehören ebenfalls zu den Silikatdüngern. Natriumsilikat steigert den Ertrag auf phosphorarmen Böden, möglicherweise weil Silikate die Assimilation von Phosphorsäure durch die Pflanze – nicht jedoch durch den Boden – verbessern. Einige Forscher vermuten jedoch, dass Silikat den Gehalt an pflanzenverfügbarer Bodenphosphorsäure erhöht. Starke Stickstoffgaben machen die Reispflanze anfälliger für Pilzbefall, da dadurch die Siliziumkonzentration im Stroh sinkt.

Diese Chemikalie ist in Basischemikalien enthalten. Erfahren Sie mehr darüber, was Silicium ist, sowie über die SDS-Informationen von Silicium.

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