De fysikaliska egenskaperna hos kisel varierar avsevärt i dess naturliga form jämfört med efter det att det har förfinats, eller som en del av en sammansatt struktur. Den är officiellt klassificerad som en metalloid, vilket betyder att den har fysiska egenskaper hos både metallledare och icke-metalliska isolatorer. I sin råa form finns kisel i cirka 25 % koncentration i sand, och raffineras för vanliga användningsområden vid tillverkning av glaskokkärl som håller värmen väl, i prydnadsglasprodukter av många varianter och som ingrediens i betong. Föreningar av kisel har en rad industriella användningsområden på grund av sin hållbarhet och förmåga att motstå höga temperaturer, vilket gör egenskaperna hos kisel användbara för sådana produkter som hårdmetallslipmedel, silikatamaljer och silikonpackningar och tätningsmedel.
När det raffineras som halvledarsilikon (SGS), är kisel minst 99.9999% rent, vilket gör det till en total isolator. SGS dopas sedan, eller implanteras, med små nivåer av antingen bor- eller fosforatomer vid en nivå av cirka en atom av varje per en miljard kiselatomer. Detta ändrar egenskaperna hos kisel från isolerande till halvledande karaktär, så att det är användbart vid tillverkning av mikrochips.
De kemiska egenskaperna hos kisel inkluderar dess förmåga att lätt kombineras med syre och att lätt formas till antingen amorfa eller kristallina strukturer vid rumstemperatur. Dess mycket höga smältpunkt på 2,570 1,410 ° Fahrenheit (XNUMX XNUMX ° Celsius) gör sammansättningar av materialet användbara i ett brett spektrum av industriella processer. Det legerar också lätt med metaller, såsom stål, mässing och aluminium för bildelar, vilket gör dem starkare och mer hållbara. De mekaniska egenskaperna hos kisel gör det också till ett av de vanligaste elementen som används inom byggbranschen för allt från tätningar till tegel och keramiska föreningar.
Trots sitt rykte som ett stabilt element har egenskaperna hos kisel i kombination med kaliumnitrat använts för att göra sprängämnen också. Forskning från 2011 har visat sin explosiva natur som kemikalie i kombination med gadoliniumnitrat, vilket motsvarar det explosiva utbytet av vanligt krut. Tillämpningar för upptäckten kan innefatta utveckling av mikrochips med känslig data eller strukturer som kan förstöras av en fjärrsignal när de hamnar i orätta händer.
Kiseldioxid, eller SiO2, är nu känt för att vara det vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre, vilket utgör cirka 28 % av jordskorpans massa. Över 1,000,000 1999 400,000 ton kisel bearbetades till användbara former från och med XNUMX, med nästan hälften av denna produktion på XNUMX XNUMX ton från Kina. Källor för materialet är vanlig sand, kvarts och andra kristallina mineraler som ametist. Det finns också i betydande mängder i halvädelstenar som agat, jaspis och opal.
Upptäckten av kisel och dess egenskaper ägde rum mellan 1789 och 1854 genom arbete av forskare från många nationer, med början med den franske kemisten känd som kemins fader idag, Antoine Lavoisier, som först föreslog att kvarts var en oxid av ett oidentifierat grundämne. Under 1800-talet isolerade flera kemister prover av kisel, inklusive den engelska Humphry Davy 1808, de franska kemisterna Joseph Gay-Lusssac och Louis Thenard 1811 och den svenske kemisten Jons Berzelius 1824. Den skotske kemisten hette officiellt Thomas Thomson kisel 1831, och 1854 producerade den franske kemisten och minerologen Henri De Ville det första relativt rena kristallina kislet. Elementet sattes i kommersiell produktion för silikongummi och fetter 1943, och 1958 tillverkades den första integrerade kretsen med inbyggda transistorer med ett silikonsubstrat.