硅的发现及元素符号
14号元素硅在宇宙中的含量排名第七，在地球中的含量排第二，仅次于氧之后，但是事实上，尽管有如此丰富的含量，硅的发现却远远晚于氧，氢，氮，钠等大家耳熟能详的元素，它甚至比某些即使学化学的人也不太认识的稀土元素的发现还要晚。至于原因，我个人看来，这应该是硅单质很难制备和提纯的结果。直到19世纪20年代，贝采里乌斯用钾蒸汽还原四氟化硅，并通过繁琐的提纯，得到了纯度较高的单质硅。硅的元素符号是Si，全称是“silicon”出自拉丁文，意思是极坚硬的石头的意思，中文名字的右半边“圭”古代是玉器的意思，比较忠实地保持了英文中的原意。
事实上，很多元素符号的英文名字是非常有趣和讲究的，几乎每个元素符号都有自己的小故事（比如说元素钒V—它的全称在拉丁文是"凡娜迪丝"希腊神话中的女神；氦He—拉丁文意是"太阳"；锗Ge－是发现者为了纪念他的祖国Germany；铬Cr－意思是多彩的意思，这是因为铬的化合物颜色极其丰富鲜艳……扯远了），但是很多元素一旦翻译成中文后其原意几乎消失，而硅是少数几个中文翻译仍维持原意的元素。前人之所以把这个元素叫做“silicon”是有根据的。硅单质是已知硬度最大的物质之一，仅次于金刚石，而且很多含硅的化合物如SiC等也是极坚硬的。
如果说元素碳构成了有机世界的基石，那么我们同样可以毫不夸张地说硅（和氧）主宰了无机世界（水除外）。沙石，尘土，石英，玻璃，无一不是硅（铝）氧化合物。硅是一个典型的亲氧的元素，它跟氧的结合能如此之大以至于在自然界中几乎所有存在的硅都以硅氧化合物的形式存在。
硅和中庸
说到这，我不得不承认上帝对第四主族元素的偏爱。碳和硅，这两个元素分别构成了有机界和无机界这两个不同世界的基石。而我总爱在这个时候宣扬我的关于“中庸”的思想，这也是我选硅来写的原因。我们翻开元素周期表，硅和碳所在的位置，在前三周期里面，绝对属于中央地带，往左，便是典型的金属，往右是典型的非金属；而元素周期表的最两边的元素，往往都是“个性偏激，情绪不稳”的“亡命之徒”（稀有气体除外，他们比较特殊，属于我想宣扬的另一个思想——物极必反），他们“特点鲜明”，有各自的“极端性格”，往往誓不两立有你没我，他们有明显的亲合物和排斥物（有的怕酸，有的怕碱，有的不能接触氧化剂，有的见到还原剂就没了），如果最右边的元素和最左边的元素碰到一起，god，肯定不是你死就是我亡；然而，中间地带的元素就不同了，他们“性格温和”，跟绝大部分物质都能“友好的相处”，某些情况下，他们对酸，碱，氧化还原剂通通不买帐，“你玩你的，我该怎么着还怎么着”；某些情况下他们又能左右逢源，既跟酸能发生些故事，又能跟碱——酸的“死敌兼克星”——碰出些火花。对外，他们能屈能伸，不卑不亢，对内，他们同样表现得很团结，无论是碳还是硅，他们都能通过电子对的共享，像手拉手一样（每个原子有四只手^_^）组成一个无限的，三维的网络体系（硅和碳，硅和氧之间耶可以形成这样的体系），这是一个非常非常稳定，夸张一点，可以说无坚不摧的体系，我们通常称之为原子晶体；他们的熔沸点，硬度和化学稳定性都远远超过了氯和钠所代表的分子晶体和金属。
记得大一学物理的时候，是物理学院的张瑞明老师教（我接触过的大学里面最好的老师，超级棒），他上课的时候讲到某一个知识点或者是定理的时候喜欢将这些物理思想上升一个高度，讲一些哲学的东西，而且难得的是一点都不牵强，很自然很贴切。然后记得有一天讲到某一个地方（具体是什么知识点哪我忘了），同样又是很自然的，毫不牵强地他又引申出这么一句话“我们老祖宗的中庸才是最高的境界，在物理学同样如此”。于是我今天也厚着脸皮，学一下我所尊敬的老师的风格，同时宣扬一下跟我所敬佩地老师相同的看法，东施效颦不妥之处，各位看官请一笑置之。
含硅物质的各种用途
如果有人问20世纪什么元素最出风头，那么毫无疑问的回答是硅，美国“硅谷”这一妇孺皆知的地名就是对这个答案最强有力的支持。硅，由于它所处元素周期表的特殊位置，决定了它既可以表现金属的性质，又同时具有非金属的某些特征。硅及其后面的锗都属于典型的半导体（这是不是也算另一种形式的中庸呢？）。而相信所有的人都知道，各种半导体器件（二极管，晶体管，显像管，芯片等等）的发展，或者更夸张一点来说，在20世纪，实际上就是高纯单晶硅技术的发展，才有了我们今天的信息化和数字化世界。各种电子器件，无论用途如何，无论简单还是复杂，其最基本的原件绝大部分还是以硅半导体为基础。今天人们已经在试图寻找硅的代替体，比如有机物半导体，比如其他无机物小分子，新的概念像“分子开关”“分子器件”“生物芯片”等不断涌出，但是在很长时间内，多晶或单晶硅仍将是这一领域最炙手可热的宠儿。
硅不仅在无机界和电子器件大行其道，呼风唤雨，现在有机学家和高分子学家们也越来越重视到硅的用途。从硅油到硅橡胶，无一不是工业界重要的材料；而如果离开了各种硅基的保护集团，有机全合成——在我个人看来，化学中最具挑战性最激动人心最有美感和艺术性的领域——和很多基础的合成无异于天方夜谭，夸张一点说，一个有机合成化学家对保护基，尤其是硅保护基的使用水平和功底，直接反映这个科学家到底有多牛，是一个大师级的人物还是一个普通的学者。现在，硅化合物的催化功能也越来越引起人们的注意，相信通过科学家们的不断努力，硅这方面的性质一样可以大放异彩。
狂想之硅基生物
最后想说一个我读高中时代的狂想——硅基生物。记得高中搞化学竞赛的时候，学完有机，又学了碳族的元素，我突然就冒出一个很奇怪的想法，地球上的生物是以碳链为基础的，那在宇宙的某一个角落，是不是可以存在以硅为基础的“硅基生物”呢？当时也就瞎想，后来仔细想想，假使存在硅基生物，他们也不可能像我们以碳链为结构基础一样以硅链为生命的蓝本，因为硅的元素性质决定了它是一个很亲氧的元素（元素性质应该是放之四海皆准的），它更稳定的存在方式应该是硅氧链，而不是单纯的硅链，那么，新的问题出现了，如果在一个星球，它的氧元素含量极低，那这种以单纯的硅链甚至是硅芯片为生命基石的生物是否可以存在呢？这里不得不提到的一个地方碳和硅半径的不同。除了单键，碳碳间是可以形成双键和三键的，碳和氧，氮也是可以形成各种键级的连接，而由于硅半径较大，它很难像碳那样能形成双键，更不用说三键了。此外，碳可以有多种许多种不同的价态，发生多种氧化还原反应，而硅的氧化态则相对要简单得多，能发生的氧化还原反应非常少，而我们都知道，在生物体内，氧化还原是其中最重要的一类生化反应。由于这个天然上的劣势，在我看来，即使存在硅基生物，可以肯定的一点就是，它不可能像地球上的碳基生物那么复杂，它的生命形式不可能有地球这么丰富多彩，它的生命等级似乎也应该更低级些。后来在一些科幻杂志上居然看到不少硅基生物的文章，让我不仅哑然失笑。不过在那些文章里，硅基生物是以硅芯片为基础，他们不用靠饮食吸收能量，而是利用硅芯片的半导体性能直接从恒星获取能量……
（最后一段纯属瞎想，如果有什么原则性错误，各位同学，尤其是生科的同学请见谅）
硅的发现及元素符号
14号元素硅在宇宙中的含量排名第七，在地球中的含量排第二，仅次于氧之后，但是事实上，尽管有如此丰富的含量，硅的发现却远远晚于氧，氢，氮，钠等大家耳熟能详的元素，它甚至比某些即使学化学的人也不太认识的稀土元素的发现还要晚。至于原因，我个人看来，这应该是硅单质很难制备和提纯的结果。直到19世纪20年代，贝采里乌斯用钾蒸汽还原四氟化硅，并通过繁琐的提纯，得到了纯度较高的单质硅。硅的元素符号是Si，全称是“silicon”出自拉丁文，意思是极坚硬的石头的意思，中文名字的右半边“圭”古代是玉器的意思，比较忠实地保持了英文中的原意。
事实上，很多元素符号的英文名字是非常有趣和讲究的，几乎每个元素符号都有自己的小故事（比如说元素钒V—它的全称在拉丁文是"凡娜迪丝"希腊神话中的女神；氦He—拉丁文意是"太阳"；锗Ge－是发现者为了纪念他的祖国Germany；铬Cr－意思是多彩的意思，这是因为铬的化合物颜色极其丰富鲜艳……扯远了），但是很多元素一旦翻译成中文后其原意几乎消失，而硅是少数几个中文翻译仍维持原意的元素。前人之所以把这个元素叫做“silicon”是有根据的。硅单质是已知硬度最大的物质之一，仅次于金刚石，而且很多含硅的化合物如SiC等也是极坚硬的。
如果说元素碳构成了有机世界的基石，那么我们同样可以毫不夸张地说硅（和氧）主宰了无机世界（水除外）。沙石，尘土，石英，玻璃，无一不是硅（铝）氧化合物。硅是一个典型的亲氧的元素，它跟氧的结合能如此之大以至于在自然界中几乎所有存在的硅都以硅氧化合物的形式存在。
硅和中庸
说到这，我不得不承认上帝对第四主族元素的偏爱。碳和硅，这两个元素分别构成了有机界和无机界这两个不同世界的基石。而我总爱在这个时候宣扬我的关于“中庸”的思想，这也是我选硅来写的原因。我们翻开元素周期表，硅和碳所在的位置，在前三周期里面，绝对属于中央地带，往左，便是典型的金属，往右是典型的非金属；而元素周期表的最两边的元素，往往都是“个性偏激，情绪不稳”的“亡命之徒”（稀有气体除外，他们比较特殊，属于我想宣扬的另一个思想——物极必反），他们“特点鲜明”，有各自的“极端性格”，往往誓不两立有你没我，他们有明显的亲合物和排斥物（有的怕酸，有的怕碱，有的不能接触氧化剂，有的见到还原剂就没了），如果最右边的元素和最左边的元素碰到一起，god，肯定不是你死就是我亡；然而，中间地带的元素就不同了，他们“性格温和”，跟绝大部分物质都能“友好的相处”，某些情况下，他们对酸，碱，氧化还原剂通通不买帐，“你玩你的，我该怎么着还怎么着”；某些情况下他们又能左右逢源，既跟酸能发生些故事，又能跟碱——酸的“死敌兼克星”——碰出些火花。对外，他们能屈能伸，不卑不亢，对内，他们同样表现得很团结，无论是碳还是硅，他们都能通过电子对的共享，像手拉手一样（每个原子有四只手^_^）组成一个无限的，三维的网络体系（硅和碳，硅和氧之间耶可以形成这样的体系），这是一个非常非常稳定，夸张一点，可以说无坚不摧的体系，我们通常称之为原子晶体；他们的熔沸点，硬度和化学稳定性都远远超过了氯和钠所代表的分子晶体和金属。
记得大一学物理的时候，是物理学院的张瑞明老师教（我接触过的大学里面最好的老师，超级棒），他上课的时候讲到某一个知识点或者是定理的时候喜欢将这些物理思想上升一个高度，讲一些哲学的东西，而且难得的是一点都不牵强，很自然很贴切。然后记得有一天讲到某一个地方（具体是什么知识点哪我忘了），同样又是很自然的，毫不牵强地他又引申出这么一句话“我们老祖宗的中庸才是最高的境界，在物理学同样如此”。于是我今天也厚着脸皮，学一下我所尊敬的老师的风格，同时宣扬一下跟我所敬佩地老师相同的看法，东施效颦不妥之处，各位看官请一笑置之。
含硅物质的各种用途
如果有人问20世纪什么元素最出风头，那么毫无疑问的回答是硅，美国“硅谷”这一妇孺皆知的地名就是对这个答案最强有力的支持。硅，由于它所处元素周期表的特殊位置，决定了它既可以表现金属的性质，又同时具有非金属的某些特征。硅及其后面的锗都属于典型的半导体（这是不是也算另一种形式的中庸呢？）。而相信所有的人都知道，各种半导体器件（二极管，晶体管，显像管，芯片等等）的发展，或者更夸张一点来说，在20世纪，实际上就是高纯单晶硅技术的发展，才有了我们今天的信息化和数字化世界。各种电子器件，无论用途如何，无论简单还是复杂，其最基本的原件绝大部分还是以硅半导体为基础。今天人们已经在试图寻找硅的代替体，比如有机物半导体，比如其他无机物小分子，新的概念像“分子开关”“分子器件”“生物芯片”等不断涌出，但是在很长时间内，多晶或单晶硅仍将是这一领域最炙手可热的宠儿。
硅不仅在无机界和电子器件大行其道，呼风唤雨，现在有机学家和高分子学家们也越来越重视到硅的用途。从硅油到硅橡胶，无一不是工业界重要的材料；而如果离开了各种硅基的保护集团，有机全合成——在我个人看来，化学中最具挑战性最激动人心最有美感和艺术性的领域——和很多基础的合成无异于天方夜谭，夸张一点说，一个有机合成化学家对保护基，尤其是硅保护基的使用水平和功底，直接反映这个科学家到底有多牛，是一个大师级的人物还是一个普通的学者。现在，硅化合物的催化功能也越来越引起人们的注意，相信通过科学家们的不断努力，硅这方面的性质一样可以大放异彩。
狂想之硅基生物
最后想说一个我读高中时代的狂想——硅基生物。记得高中搞化学竞赛的时候，学完有机，又学了碳族的元素，我突然就冒出一个很奇怪的想法，地球上的生物是以碳链为基础的，那在宇宙的某一个角落，是不是可以存在以硅为基础的“硅基生物”呢？当时也就瞎想，后来仔细想想，假使存在硅基生物，他们也不可能像我们以碳链为结构基础一样以硅链为生命的蓝本，因为硅的元素性质决定了它是一个很亲氧的元素（元素性质应该是放之四海皆准的），它更稳定的存在方式应该是硅氧链，而不是单纯的硅链，那么，新的问题出现了，如果在一个星球，它的氧元素含量极低，那这种以单纯的硅链甚至是硅芯片为生命基石的生物是否可以存在呢？这里不得不提到的一个地方碳和硅半径的不同。除了单键，碳碳间是可以形成双键和三键的，碳和氧，氮也是可以形成各种键级的连接，而由于硅半径较大，它很难像碳那样能形成双键，更不用说三键了。此外，碳可以有多种许多种不同的价态，发生多种氧化还原反应，而硅的氧化态则相对要简单得多，能发生的氧化还原反应非常少，而我们都知道，在生物体内，氧化还原是其中最重要的一类生化反应。由于这个天然上的劣势，在我看来，即使存在硅基生物，可以肯定的一点就是，它不可能像地球上的碳基生物那么复杂，它的生命形式不可能有地球这么丰富多彩，它的生命等级似乎也应该更低级些。后来在一些科幻杂志上居然看到不少硅基生物的文章，让我不仅哑然失笑。不过在那些文章里，硅基生物是以硅芯片为基础，他们不用靠饮食吸收能量，而是利用硅芯片的半导体性能直接从恒星获取能量……
（最后一段纯属瞎想，如果有什么原则性错误，各位同学，尤其是生科的同学请见谅）