【高校化学/無機化学】ケイ素の性質について10分で解説！

その通り！ケイ素（Si）は、地球の地殻に大量に含まれている元素で、酸素に次いで2番目に多いんだ。ケイ素は非金属元素で、周期表の14族に属している。単体のケイ素は、半導体として電子機器の中で使われているけど、自然界では単体として存在することはほとんどなくて、主に「二酸化ケイ素（SiO₂）」の形で岩石や砂、鉱物に含まれているんだよ。

単体のケイ素は、金属のような光沢を持っていて、灰色の固体なんだ。硬くてもろい性質があるんだけど、特に重要なのは「半導体」としての性質だね。ケイ素は、電気を少しだけ通すという特性があって、この性質を活かしてコンピュータのチップや太陽電池など、電子機器に使われているんだ。私たちが日常で使うスマートフォンやコンピュータの中にも、ケイ素が重要な役割を果たしているんだよ。

そうなんだ。ケイ素は、特定の条件下で電気を通す「半導体材料」として非常に重要だよ。半導体の性質を利用して、トランジスタやICチップなどが作られているんだ。これらはコンピュータやスマホの心臓部分とも言える部品だね。また、ケイ素は太陽電池の材料としても使われていて、太陽の光を吸収して電気に変える役割を果たしているんだ。

もちろん、ケイ素は化合物の形でもたくさん使われているよ。例えば、最も一般的なケイ素化合物は「二酸化ケイ素（SiO₂）」だね。これが砂や岩石の主成分なんだ。二酸化ケイ素は、非常に硬くて化学的にも安定しているから、ガラスやコンクリート、セメントの原料として使われているんだよ。私たちの身近な窓ガラスやビルの建材に含まれているのはこの二酸化ケイ素なんだ。

そうだね！二酸化ケイ素は私たちの生活に欠かせないものだよ。もう一つ重要なのが「ケイ酸塩（SiO₄⁴⁻）」だよ。ケイ酸塩は、シリカ（SiO₂）が他の金属イオンと結びついた化合物で、地殻を構成する主要な鉱物だよ。例えば、長石や雲母といった鉱物はケイ酸塩鉱物で、これらが地球の地殻の大部分を占めているんだ。さらに、ケイ酸塩はガラスやセラミックスの原料としても使われているんだよ。

もう一つ重要なケイ素化合物が「シリコーン（シリコン樹脂）」だよ。シリコーンは、ケイ素と酸素が結びついたポリマーで、ゴムのような柔軟性を持っているんだ。耐熱性や耐寒性が高いから、シリコーンは調理器具、シーリング材、医療用の器具、化粧品など、非常に幅広い用途で使われているんだよ。例えば、オーブンミットやシリコン型なんかもシリコーン製なんだ。

そうだね、シリコーンはその耐久性や安全性から、日常生活や工業、医療のあらゆる場面で活躍しているよ。また、ケイ素は「シラン化合物」というものにも使われているんだ。シランは、ケイ素と水素が結びついた化合物で、表面処理や防水加工に使われることが多いんだ。特に、建材やガラスの防水処理にシラン化合物がよく使われているんだよ。

そうだね。ケイ素は地球上でも非常に豊富に存在する元素で、その化合物は工業、建築、日常生活、さらにはエレクトロニクス分野まで幅広く活用されているんだ。まさに、ケイ素は私たちの生活を支える重要な元素だと言えるね。