Piitä on jaksollisen järjestelmän 14. alkuaine. Nämä piin faktat sisältävät kemiallisia ja fysikaalisia tietoja sekä yleistietoa ja historiaa.
Pii jaksollisen järjestelmän solu
Piin perusfaktat
Nimi: 3
Lohko: p
Alkuaineperhe: Sii: Metalloidi tai puolimetalli
Atomimassa:
IUPAC-ohjeet magnesiumnäytteen fysikaalisen ja kemiallisen historian huomioon ottamiseksi. Jos tarvitaan yksi atomimassan arvo, käytetään 28.0855.
Elektronikonfiguraatio: 3s23p2 (lyhenne) tai 1s22s22p63s23p2 (täydellinen)
Löytö: Jöns Jacob Berzelius vuonna 1824.
Piiyhdisteet ovat olleet yleisiä jo antiikin ajoista lähtien. Piikivi on piioksidimineraali, ja siitä valmistettiin monia esihistoriallisia työkaluja. Hiekasta, toisesta piiyhdisteestä, tehtiin lasia. Ranskalainen kemisti Antoine Lavoisier kirjoitti ensimmäisenä mahdollisuudesta, että piidioksidi sisältäisi tuntematonta alkuainetta. Useat kemistit yrittivät eristää piitä elektrolyysin avulla, mutta eivät onnistuneet. Jöns Jacob Berzelius onnistui eristämään piitä kemiallisin menetelmin vuonna 1824.
Nimen alkuperä: Sir Humphry Davy ehdotti vuonna 1808 nimeä slicium latinan kiveä tarkoittavan silex-sanan mukaan. Hän uskoi piin olevan metallia ja lisäsi -ium-suffiksin. Vuonna 1817 skotlantilainen kemisti Thomas Thomson havaitsi, että pii ei ole metalli vaan pikemminkin boori. Hän muutti Davyn nimen vaihtamalla päätteen -oniin.
Isotoopit:
Luonnollinen pii koostuu kolmesta stabiilista isotoopista: 28Si, 29Si ja 30Si. Jälkimäärät 28Si:tä poistuu, kun kosmiset säteet reagoivat ilmakehän argonin kanssa. Laboratorio-olosuhteissa on tuotettu kaksikymmentä radioaktiivista isotooppia 22Si:stä 45Si:hen.
28Si
Pii-28 on stabiili isotooppi, joka sisältää 14 neutronia. Luonnon piistä 92,223 % on pii-28.
29Si
Pi-29 on stabiili isotooppi, joka sisältää 15 neutronia. 4,685 % luonnollisesta piistä on pii-29.
30Si
Pi-30 on stabiili isotooppi, joka sisältää 16 neutronia. 3,092 % luonnollisesta piistä on pii-30.
32Si
Pi-32 on radioaktiivinen isotooppi, joka sisältää 18 neutronia. Pii-32 muodostuu tytärhiukkasena kosmisen säteilyn ja ilmakehän argonin välisessä reaktiossa. Se hajoaa edelleen β-hajoamalla 32P:ksi, jonka puoliintumisaika on 15 319 vuotta.
Pii (Enricoros/Creative Commons)
Fysikaaliset tiedot
Tiheys: 2.3296 g/cm3
Sulamispiste: 1687 K (1414 °C, 2577 °F)
Kiehumispiste: 3538 K (3265 °C, 5909 °F)
Kuumenemispiste: 3538 K (3265 °C, 5909 °F)
Tila 20ºC:n lämpötilassa: Kiinteä
Sulamislämpötila: 50,21 kJ/mol
Haihtumislämpötila: 383 kJ/mol
Molaarinen lämpökapasiteetti: 19,789 J/mol-K
Piiatomin elektronikuorikonfiguraatio.
Atomaattiset tiedot
Atomisäde: 1.11 Å (empiirinen)
Kovalenttinen säde: 1,11 Å
Van der Waalsin säde: 2,10 Å
Elektronien affiniteetti: 134,068 kJ/mol
Elektronegatiivisuus: 1,90
Ykkösionisaatioenergia: 786.518 kJ/mol
2. ionisaatioenergia: 1577,134 kJ/mol
3. ionisaatioenergia: 3231,585 kJ/mol
4. ionisaatioenergia: 4355,523 kJ/mol
5. ionisaatioenergia: 16090.571 kJ/mol
6. ionisaatioenergia: 19805.55 kJ/mol
7. ionisaatioenergia: 23783.6 kJ/mol
8. ionisaatioenergia: 29287.16 kJ/mol
Oksidoitumistilat: +4, -4 (yleinen), +3, +2, +1, -1, -2, -3 (harvinainen)
Achim Leistner pitää kädessään Avogadro-projektin ultrapuhdasta piimonokristallia. Credit: Australian Centre for Precision Optics (ACPO)/Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO)
Fun Silicon Facts
- Piikki on huoneenlämmössä sinertävän harmaata kiiltävää kiinteää ainetta.
- Silikaatit (piioksidi) ovat yleisimpiä mineraaleja, joita tavataan maankuoressa. Näin ollen pii on maankuoren toiseksi runsain alkuaine.
- Piitä on maailmankaikkeuden kahdeksanneksi runsain alkuaine.
- Pii ei esiinny luonnossa vapaana. Sitä esiintyy useimmiten oksidimuodossaan, silikaateissa. Esimerkkejä ovat kvartsi ja hiekka sekä jalokivet ametisti, akaatti, jaspis, opaali ja sitriini.
- Piitä käytetään enimmäkseen lasin, keramiikan ja sementin valmistukseen.
- Piitä on tärkeä osa puolijohteita. Lähes jokainen elektroniikkapiiri sisältää piipohjaista puolijohdemateriaalia.
- Avogadro-projekti on hanke, jonka tarkoituksena on tuottaa vakiokilogramman massa yhdellä piikiteellä. Näitä palloja pidetään pyöreimpinä ihmisen koskaan luomina esineinä.
- Piitä jalostetaan kaupallisesti kuumentamalla hiekkaa ja hiiltä sähköuunissa. Erittäin puhdasta piitä uutetaan käyttämällä sulan suolan elektrolyysitekniikkaa.
- Silikonit (pii-happi-hiilivety-yhdisteet) vaihtelevat nesteistä koviin kiinteisiin aineisiin, ja niillä on monia hyödyllisiä ominaisuuksia, kuten käyttö liimana, tiivistysaineena, voiteluaineena ja eristeenä.
- Diatomieläimet imevät piitä vedestä ja sisällyttävät sitä soluseiniinsä.
- Piitä sisältäviä meteoriitteja kutsutaan aeroliiteiksi.
Oppaa lisää alkuaineista jaksollisessa järjestelmässä.