シリコンの酸化：Si→SiO2による体積膨張の計算
semi-journalシリコンの酸化
シリコン(Si)が酸化するとSiO2が生成します。
Si→SiO2への化学変化により、体積が2.25倍に膨張します。
体積膨張率を計算してみましょう。
体積膨張率の計算
1molのSiが酸化され1molのSiO2が生成する反応を考えます。Si・SiO2の1mol当たりの体積を算出し比較すればOKです。
$$ Si\ 1molの体積=\dfrac{Si分子量\quad}{Si密度\quad} = \dfrac{28.1\ [g/mol]}{2.33\ [g/cm^3]} = 12.06\ [cm^3/mol] $$ $$ SiO_2\ 1molの体積=\dfrac{SiO2_分子量\quad}{SiO_2密度\quad} = \dfrac{60.1\ [g/mol]}{2.20\ [g/cm^3]} = 27.32\ [cm^3/mol] $$ $$ \frac{SiO_2\ 1molの体積}{Si\ 1molの体積}=\frac{27.32}{12.06}=2.27$$
Si→SiO22への化学変化で約2.27倍体積膨張することが計算できました(使用する密度によって値は変化します)。
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