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SiliziumSilizium

Gliederung:

1. physikalisch/ chemische Eigenschaften

2. Vorkommen/Gewinnung

3.Verwendung

4.Recycling

5. Wissenswertes

Eigenschaften von SiliziumEigenschaften von Silizium

•• Physikalisch/ chemisch Physikalisch/ chemisch

Aggregatzustand fest

Dichte 2,33g/cm3

Magnetismus diamagnetisch

Schmelzpunkt 1683 K (1410°C)

Siedepunkt 2628 K (2355°C)

Molares Volumen 12,06.10-6 m³/mol

Verdampfungswärme 384,22 kJ/mol

Schmelzwärme 50,55 kJ/mol

Schallgeschwindigkeit Long.: 8900m/s

Spezif. Wärmekapazit. 700J/(kgxK) bei 298K

Elekt. Leitfähig. 2,52 10-4 S/m

Wärmeleitfähigkeit 148 W/(mxK)

Halbmetall

https://www.chemie.de/lexikon/Silicium.htmlhttp://www.ulfkonrad.de/physik/allgemein/pse.htmhttps://it-spots.de/category/natur-und-technik/chemie-natur-und-technik/silizium/

Physikalisch/ chemisch

• industriell wird elementaresSilicium durch die Reduktion von Siliciumdioxid mit

Kohlenstoff im Schmelz-Reduktionsofen bei Temperaturen von etwa 2000 °C gewonnen. • Ausgangsmaterial ist Quarzsand oder Quarzkies.

S i O 2 + 2 C � S i + 2 C O

SiO2

Periode: 3 3 besetze ElektronenschalenHauptgruppe: 4 4 Außenelektronen Ordnungszahl: 14 14 Protonen & ElektronenMassenzahl: 28.09Elektronenkonfiguration: Ne 3s2 3p2

Eigenschaften von Silizium

https://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/silicium

https://www.chemieseite.de/hauptelemente/node36.php

VorkommenVorkommen• Ist mit 27,72% Anteil das zweithäufigste Element

• Tritt am häufigsten als Mineral oder als reines Siliziumoxid auf

• Größtes Vorkommen: Weltmeere/Wüsten

• In der Natur auch in: Ton, Schiefer, Sandstein, Quarz, Topas...viele Schmucksteine

• Im menschlichen Körper

• Kosmetik

• Nahrungsmitteln (Hafer, Weizen und Reis, Brot, Müsli und Nudeln, Obst, Gemüse,Spinat, Kartoffeln und Paprika)

„„GewinnungGewinnung““Bei einer Herstellung für die Halbleiterindustrie ist eine gewisse Veredelung notwendig

Von der Urform von Siliziumoxid wird mittels Reduktion (mit Kohlenstoff) in einem Lichtbogenofen aus dem Siliziumoxid – Silizium und Kohlenstoffmonoxid. Dabei ist Eisen anwesend um die Bildung von Siliziumcarbid zu verhindern

VerwendungVerwendung

Früher: Pyramiden, Stonhenge Rom wurde nicht an einem Tag, dafür aber mit Silizium erbaut

Heute: Grundlegender Bestandteil von Baumaterial – Zement, Beton, Glas, Bleiglas

Außerdem: Nutzung in der Halbleiterindustrie – Solarzellen, Mikroprozessoren, Speicherchips Logikschaltungen...so ziemlich alles elektronische

Warum?: Silizium ist kein guter Leiter ..Lösung: Dotierung

RecyclingRecycling٠ Ausgangspunkt Photovoltaik Anlagen

٠ Im EU-Projekt Sikelor entwickeln man einen industrietauglichen Recyclingprozess

٠ Prozess soll Solarzellen aus Silizium herstellen ( zur Hälfte des Neuwarenpreises)

Wie?:

→ Forscher am Institut für Fluiddynamik in Dresden-Rossendorf → sie schmelzen Silizium bei einer Temperatur von 1410°C→ die flüssige Masse wird gerührt, ohne die Flüssigkeit zu berühren→ durch elektromagnetisches Wechselfeld→ Fremdpartikel werden somit an eine Stelle des Behälters gespült → somit trennen sich Silizium und Schmutz voneinander

Und nun?:

→ Modellflüssigkeit gelangt zur Universität nach Padua ( Italien) → dort wird ein Demonstrator gebaut→ in dem echtes Abfall- Silizium recycelt wird→ Chemnitzer Unternehmen EAAT (Elektrische Automatisierungs- und Antriebstechnik),

liefert die Spulen fürs rühren und erhitzen des Siliziums

Photovoltaikanlage

→ allein in Deutschland werden Solarkraftwerke mit einer Gesamtleitung von 200 Gigawatt Installiert

→ heute sind es 32 Gigawatt

→ EU fördert das Projekt auf drei Jahre mit 1,4 Millionen Euro

RecyclingRecycling

• PV- Hersteller und Importeure haben 2010 ein freiwilliges Rücknahme und Recycling-system für Solarmodule entwickelt gründeten somit den

Dachverband „PV CYCLE“

• Rücknahme von defekten Altmodulen z.B. Dünnschichtmodule und Module auf Siliziumbasis

• können auf Sammelstellen für Solarmoduel gebracht werden (60x in Deutschland)

• recycelte Module können eingeteilt werden in: Module auf Siliziumbasis undDünnschichtmodule, auf Basis von Halbleitern z.B. Cadmiumtellurid

• Module enthalten wertvolle Rohstoffe wie Metalle, Glas, Wafer und Halbleitermaterialien,die für weitere Herstellungsprozesse wieder eingesetzt werden können

RecyclingRecycling

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