규소[Silicon, 硅素]

[요약] 주기율표 14족에 3주기에 속하는 원소로 원소기호는 Si, 원자량은 28.0855g/mol , 녹는점은 1414℃, 끓는점은 3265℃, 밀도는 2.3290g/cm3 이다. 암석권의 주요 구성 성분이다.
원소기호 Si, 원자번호 14, 원자량 28.0855±3, 지각중의 존재도 28.15(2위), 안정핵 종 존재비 28Si 92.18%, 20Si 4.71%, 30Si 3.12%, 녹는점 1,414℃, 끓는점 2,335℃, 비중 2.33(18℃), 전자배치[Ne] 3s23p2, 중요 산화수 2, 4.
주기율표 4B족에 속하는 탄소족 원소의 하나. 실리콘이라고도 한다. 유리된 상태로 천연으로는 존재하지 않으나 산화물이나 규산염으로 암석 속에 많이 존재한다. 지각 형성의 중요 성분이며, 산소 다음으로 많이 존재한다. 1823년 J. 베르셀리우스가 규소화 플루오린을 칼륨에서 환원시켜 처음으로 분리했다.
〔용도〕다이아몬드형 구조를 가졌고 모스굳기 7, 무정형규소(갈색 분말)와 결정성규소(암흑청색)가 있다. 공기 중 상온에서는 안정적이지만 무정형규소는 공기 속에서 가열하면 이산화 규소(SiO2)를 만든다. 결정성규소는 플루오린화 수소산에 녹지 않고 무정형규소는 녹는다. 알칼리용액에는 두 가지 다 수소를 발생하며 쉽게 녹는다.
Si + 2OH + H2O → SiO32- + 2H2. 1,000℃ 이상에서는 질소와도 반응하여 질화 규소(SiN)를 생성한다. 할로겐과 반응하기 쉽고 규소와는 상온에서, 염소나 브롬과는 430℃ 및 500℃ 이상에서 반응해 사할로겐화규소(SiF4, SiCl4, SiBr4)를 생성한다. 왕수에는 서서히 침식된다. 고온에서는 많은 금속산화물을 환원시켜 금속을 유리한다.
또, 유기규소화합물도 많이 알려져 있으며 알칸(파라핀계 탄화수소 CnH2n+2)에 대응하는 실란(수소화규소계 SinH2n+2) 및 그 유도체인 실록산결합(-Si-O-Si-O-)을 가진 실리콘 등은 그 대표적인 것이다. 일렉트로닉스 공업에서 반도체 재료로 중요하며, 또 규소강(硅素鋼) 등의 합금원소, 금속제련의 환원제·탈산제·실리콘의 제조 원료로 쓰인다.
〔생체와 규소〕규소는 속새목(目) 등 고사리류와 벼과·금방동사니과 식물의 세포벽에 다량으로 집적되어 있으며, 규조의 껍질을 만드는 데 반드시 필요하다. 방산충류의 일부나 규질 해면류 등에서는 규산질의 골격구조가 발달되었다. 동물에서도 성장하는데 필요하며 이 규소의 결핍으로 뼈의 변화 등이 일어나는 것이 쥐의 생체 실험으로 밝혀졌다.
포유류에서는 규소가 결합조직에 가장 풍부하게 분포하고 규산의 에스테르형 결합이 다리걸침을 구축하여 결합조직의 탄성에 기여한다는 설도 있다. 그러나 규소의 생화학적 거동과 생리기능의 의의는 아직 잘 알려져 있지 않다.
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