A szilícium a periódusos rendszerben

A szilíciumatom elektronszerkezete

A szilíciumatom vegyértékhéjának (3. héj) egy db. s atompályáján egy elektronpár, illetve a három db. p atompályáján két párosítatlan (azonos spinű) elektron található. A Si-atom tehát két kötés kialakítására lenne képes. Azonban ez energetikailag kedvezőtlen állapot.

A hibridizáció

A szilíciumkristályban a szilíciumatom vegyértékhéja s alhéjának egy atompályája és a p alhéja három darab atompályájának keveredése eredményeképpen létrejön négy darab egyforma (azonos alakú és energiájú) sp3nak nevezett molekulapálya, amelyek energiája magasabb az s atompályák energiájánál, de alacsonyabb a p atompályák energiájánál. Energetikailag kedvező állapot jön létre. A folyamat neve: hibridizáció (keveredés).

A hibridizáció eredményeképpen a Si-kristályban a szilícium négy vegyértékű, így minden Si-atomtörzs négy darab egyszeres kovalens kötést alakít ki négy Si-atomtörzs szomszédjával tetraéderes elrendeződésben.
A szilícium-atomtörzsek körül a molekulapályák tetraéderesen helyezkednek el.

A lényeg

A szilíciumkristálynak a gyémántéhoz hasonló atomrácsos, tetraéderes szerkezete van. A kristályt erős kovalens kötések tartják össze.

A szilíciumkristály 2D modellje alapállapotban

Ahhoz, hogy a továbbiakban egyszerűbb legyen a szilíciumkristály szemléltetése, a két dimenziós modellünkben csak azt ábrázoljuk, hogy a kristály rácspontjain szilícium-atomtörzsek találhatóak, illetve, hogy minden szilícium-atomtörzs négy másik szilícium-atomtörzshöz kapcsolódik egyszeres kovalens kötéssel (közössé tett elektronpárral létrehozott atomkapcsolat).