Quick Answer
シリコン（ケイ素, Si）の融点は約1414℃であり、金属のように高い融点を持つ半金属元素です。 一方、二酸化ケイ素（SiO₂）の融点はさらに高く、約1713℃〜1728℃です。 両者とも耐熱性に優れ、半導体、ガラス、セラミックスなどの高温材料として広く利用されています。
シリコン（ケイ素）とは？
ケイ素（Silicon, 化学記号 Si）は、周期表の14族元素に属する半金属元素で、 地殻中で酸素に次いで多く存在しています。 自然界では単体としては存在せず、主に酸素と結合して二酸化ケイ素（SiO₂）や珪酸塩鉱物として存在します。
ケイ素は電気的には半導体として機能し、現代の電子産業（半導体チップ、太陽電池など）の基盤材料です。 また、酸化物（SiO₂）はガラスやセラミックスの主成分として重要です。
シリコン（Si）の融点と特性
シリコン（Si）の融点は1414°C（約1687 K）です。 この高融点は、シリコン原子が共有結合で強固に結ばれているためです。
物理特性（単体シリコン）
| 項目 | 値 | 説明 |
|---|---|---|
| 化学式 | Si | 元素ケイ素 |
| 融点 | 1414°C | 強い共有結合構造による |
| 沸点 | 3265°C | 非常に高い蒸発温度 |
| 密度 | 2.33 g/cm³ | 軽量で剛性が高い |
| 結晶構造 | ダイヤモンド型格子 | 高強度・高硬度 |
| 熱伝導率 | 149 W/m·K | 熱拡散性が良い |
シリコンは高温でも酸化しにくく、表面に形成されるSiO₂の保護膜により耐酸化性を保ちます。 この性質が、半導体チップ製造や高温センサーなどの分野で重宝される理由です。
二酸化ケイ素（SiO₂）の融点と構造
二酸化ケイ素（Silicon Dioxide, SiO₂）は、ケイ素と酸素が1:2の割合で結合した化合物で、 ガラス、石英、水晶の主要成分です。
SiO₂の融点は約1713°C〜1728°Cで、シリコン単体よりもさらに高温です。 これはSi-O結合の結合エネルギー（約800 kJ/mol）が非常に強く、分子構造が安定しているためです。
二酸化ケイ素の物理的特性
| 項目 | 値 | 特徴 |
|---|---|---|
| 化学式 | SiO₂ | シリカ |
| 融点 | 1713〜1728°C | シリコンより高い |
| 密度 | 2.2 g/cm³（石英） | 軽量な酸化物 |
| 熱膨張係数 | 0.5×10⁻⁶/K | 非常に低い膨張性 |
| 屈折率 | 1.458（可視光） | 光学用途に優れる |
SiO₂は融点が高く、化学的にも安定しているため、 耐火材料、光学ガラス、半導体絶縁膜など幅広い分野で利用されています。
SiとSiO₂の融点・特性比較
| 項目 | Si（シリコン） | SiO₂（二酸化ケイ素） |
|---|---|---|
| 化学式 | Si | SiO₂ |
| 融点 | 1414°C | 1713〜1728°C |
| 結合構造 | Si–Si共有結合 | Si–O–Si共有結合 |
| 用途 | 半導体、太陽電池、電子デバイス | ガラス、光ファイバー、耐火材 |
| 特徴 | 導電性を持つ半導体 | 絶縁体・高耐熱性 |
高融点材料としての応用分野
- 半導体産業：Siはトランジスタ・IC・パワー素子の基盤。
- 光学・通信：SiO₂は光ファイバーやレンズ用ガラスの主成分。
- 耐火・セラミック：SiO₂は耐火煉瓦・炉心管・コーティング材に使用。
- 高温センサー：高融点を活かした温度検出素子に利用。
CanAbrasiveでは、これら高融点材料の加工に適した 緑色炭化ケイ素（Green SiC）や 白色溶融アルミナを安定供給しています。
FAQ（よくある質問）
Q1. シリコンの融点はなぜ高いのですか？
強固なSi–Si共有結合によって原子が三次元的に結びついているため、融解には大量のエネルギーが必要です。
Q2. 二酸化ケイ素の融点はどの程度の温度差がありますか？
Siより約300°C高い1713〜1728°Cで溶融します。ガラス製造や高温装置の耐火材として重要です。
Q3. 炭化ケイ素（SiC）の融点は？
SiCは約2700°C付近で分解します。SiやSiO₂よりさらに高温耐性を持つ材料です。
まとめ
シリコン（Si）と二酸化ケイ素（SiO₂）は、どちらも高融点で安定した物質ですが、 機能的には「半導体」と「絶縁体」という対照的な特性を持ちます。 これらの性質を活かし、電子・光学・耐火産業など多岐にわたる応用が進んでいます。
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