O strukturnoj analizi atoma silicija može se raspravljati s više aspekata kao što su njihova elektronička konfiguracija, stvaranje kovalentne veze, način hibridizacije te fizikalna i kemijska svojstva.
1. Elektronička konfiguracija
Atomi silicija (Si) nalaze se u četvrtoj periodi i skupini IVA periodnog sustava elemenata, a atomski broj im je 14. Elektronska konfiguracija atoma silicija slijedi princip konstrukcije, odnosno elektroni su izvan jezgre i okružuju jezgru. sloj po sloj od niske do visoke energetske razine, iznutra prema van. Konkretno, elektronska konfiguracija atoma silicija je 1s²2s²2p⁶3s²3p², to jest, postoje 2 elektrona u najdubljem sloju (prvi sloj), 8 elektrona u drugom vanjskom sloju (drugi sloj) i 4 elektrona u najudaljenijem sloju (treći sloj). . Ova 4 najudaljenija elektrona su valentni elektroni atoma silicija, koji igraju ključnu ulogu u kemijskim reakcijama.
2. Stvaranje kovalentne veze
Atomi silicija nastoje postići stabilnu elektroničku konfiguraciju (slično inertnim plinovima) dijeleći svoje valentne elektrone s drugim atomima. Točnije, atomi silicija mogu postići stabilnu konfiguraciju 8-elektrona (ili 2-elektronskog para) dijeleći par elektrona sa svakim od okolnih atoma kako bi se formirale četiri kovalentne veze. Stvaranje ove kovalentne veze temelj je stabilnosti atoma silicija u prirodi iu mnogim spojevima.
3. sp³ hibridizacija
Kako bi se formirale kovalentne veze koje su jednako udaljeno raspoređene u četiri smjera, najudaljenija s orbitala (1) i tri p orbitale (3) atoma silicija su hibridizirane kako bi se stvorile četiri sp³ hibridne orbitale. Ove hibridne orbitale imaju isti oblik (tetraedarska distribucija) i energiju, svaka orbitala prima jedan elektron, i mogu tvoriti stabilne kovalentne veze s elektronima susjednih atoma. Ova hibridizacija omogućuje atomima silicija da tvore stabilnu tetraedarsku strukturu pri formiranju spojeva.
4. Fizička svojstva
Silicij ima mnoga jedinstvena fizička svojstva. Prvo, silicij je vrlo tvrd materijal s Mohsovom tvrdoćom od oko 7, odmah iza dijamanta i bor karbida. Drugo, silicij je poluvodički materijal s vodljivošću između vodiča i izolatora. Na sobnoj temperaturi, vodljivost silicija je vrlo niska, ali kada se zagrije, njegova vodljivost brzo raste. Osim toga, silicij ima izvrsnu toplinsku vodljivost i visoku propusnost (u vidljivom svjetlu i bliskim infracrvenim pojasima), što čini silicij širokom uporabom u elektronici, komunikacijama optičkim vlaknima i drugim područjima.
V. Kemijska svojstva
Kemijska svojstva silicija su relativno stabilna i teško reagira s drugim tvarima (osim fluorovodika i otopine lužine) na sobnoj temperaturi. Silicij može reagirati s otopinom hidroksida alkalijskog metala i formirati silikat i vodik, što je važno kemijsko svojstvo silicija. Osim toga, silicij također može reagirati s nekim nemetalnim i metalnim elementima na visokoj temperaturi u obliku silicida.