ケイ素のソースを表示

{{Redirectlist|シリコン|シリコンからなる人工の化合物|シリコーン|二酸化ケイ素からなる物質|シリカ|[[シリコンバレー]]の[[コミックコンベンション]]|{{仮リンク|シリコンバレー・コミック・コン|en|Silicon Valley Comic Con}}}}
{{Redirect|珪素|日本のライトノベル作家|珪素 (作家)}}
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|melting point K=1687
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|boiling point K=2628
|boiling point C=2355<ref>T. Michael Duncan, Jeffrey Allen Reimer, [https://books.google.co.jp/books?id=rxVBLC-mL_UC&pg=PA27&redir_esc=y&hl=ja ''Chemical engineering design and analysis: an introduction''], p. 25, Cambridge University Press, 1998 {{ISBN2|0521639565}}</ref>
|boiling point F=4271
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|heat fusion=50.21
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|Entropy=18.7 J mol{{sup-|1}} K{{sup-|1}}
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|vapor pressure comment=
|japanese crystal structure=[[立方晶系]]
|crystal structure=cubic
|oxidation states='''4''', 3 , 2 , 1<ref>R. S. Ram et al. “Fourier Transform Emission Spectroscopy of the A2D–X2P Transition of SiH and SiD” [http://bernath.uwaterloo.ca/media/184.pdf J. Mol. Spectr. 190, 341–352 (1998)]</ref> −1, −2, −3, −4
|oxidation states comment=[[両性酸化物]]
|electronegativity=1.90
|number of ionization energies=4
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|covalent radius=111
|Van der Waals radius=210
|magnetic ordering=[[反磁性]]<ref>[http://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elementmagn.pdf Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds], in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press. </ref>
|electrical resistivity=
|electrical resistivity at 0=
|electrical resistivity at 20=10{{sup|3}} <ref name=ioffe/>
|thermal conductivity=149
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|speed of sound rod at 20=8433<!-- Source : Elastic Waves in Solids, by E. Dieulesaint and D. Royer -->
|speed of sound rod at r.t.=
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{{Elementbox_isotopes_decay | mn=32 | sym=Si | na=[[人工放射性同位体|syn]] | hl=170 [[年|y]] | dm=[[β崩壊|β{{sup-|}}]] | de=13.020 | pn=32 | ps=[[リン|P]]}}
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}}
{{+float|7em}}
'''ケイ素'''（けいそ、珪素、硅素、{{lang-en-short|silicon}}、{{lang-la-short|silicium}}）は、[[原子番号]]14の[[元素]]である。[[元素記号]]は'''Si'''。[[原子量]]は28.1。「'''シリコン'''」とも呼ばれる。

== 名称 ==
1787年に、[[アントワーヌ・ラヴォアジエ]]が「silicon」と名付けた。[[ラテン語]]の「{{lang|la|silex}}」「{{lang|la|silicis}}」（[[燧石]]）にちなむ。のちに、[[宇田川榕菴|宇田川榕庵]]が「[[舎密開宗]]」で「珪土」をケイ素（シリコン）の訳語とした。[[オランダ語]]のシリコンは「{{lang|nl|keiaarde}}」であり、「{{lang|nl|keisteen-aarde}}」（火打石の土）の短縮形であるため、玉偏の同音字「珪」（けい、「圭」の異体字）で音写した。のちに「硅」も出現したが、「珪素」が基準となった{{要出典|date=2021年4月}}。中国名の「{{lang|zh|硅}}」はこの日本の音写由来であると考えられる{{efn2|古代中国語の硅の発音はhuòであることなどから、{{harvtxt|成|2012|p=156}} は古代中国語からの転用である説を退けている。}}が、発音は{{pinyin|guī}}（グイ）と日本とは異なり{{efn2|当初は{{pinyin|xī}}と呼ばれていたとされ、経緯には諸説ある{{sfn|成|2012|pp=155-156}}。}}、また台湾においては旧来{{efn2|中国において「{{lang|zh|硅}}」が定着したのは、1959年以降であり、それ以前は両漢字名が競い合っていた{{sfn|成|2012|p=156}}。}}の「{{lang|zh|矽}}」（{{pinyin|xī}}、シー）が21世紀初頭現在においても用いられている{{sfn|成|2012|pp=155-156}}。

== 性質 ==
[[ファイル:Кристална структура на германиум и силициум.jpg|thumb|最外殻電子が４つ（四価）のケイ素で形成された結晶構造。図から見ても分かるように、ダイヤモンド構造で形成されている]]
[[標準状態]]で安定な[[結晶]]構造は[[ダイヤモンド]]構造。[[比重]]2.33、[[融点]]1410 [[セルシウス度|{{℃}}]]（1420 {{℃}}）、[[沸点]] 2600 {{℃}}（ほかに2355 {{℃}}、3280 {{℃}}という実験値あり）。ダイヤモンド構造のケイ素は、1.12 [[電子ボルト|eV]]の[[バンドギャップ]]（実験値）をもつ[[半導体]]である。これは[[非金属元素]]であるが、[[圧力]]（静水圧）を加えると、βスズ構造に[[構造相転移]]する。このβスズ構造のケイ素は[[金属]]である。更にケイ素には、[[シリセン]]という、ケイ素原子が環状に6個結びついた同素体がある。[[周期表]]において、すぐ上の元素は[[炭素]]だが、その常温・常圧での安定相である[[グラファイト]]構造は、ケイ素においては安定な構造として存在できない。
== 分布 ==
ケイ素は、[[地球]]の主要な構成元素のひとつである。地球地殻の質量の74.32 %は[[酸素]]（46.60%）とケイ素（27.72%）で占められており{{efn2|酸素の[[イオン半径]]はケイ素の3倍以上であるため、体積においてはケイ素の0.86 %に対して酸素が93.77 %を占める{{sfn|酒井|2003|pp=48-49}}。}}、[[石英]]の成分である[[二酸化ケイ素|SiO{{sub|2}}]]が地殻の大部分を構成している{{sfn|酒井|2003|pp=48-49}}。地殻の[[造岩鉱物]]の92 %はSiO{{sub|4}}の四面体を結晶構造の基本単位とする[[ケイ酸塩]]鉱物である{{sfn|酒井|2003|pp=48-49}}。

== 歴史 ==
[[1787年]]に、[[アントワーヌ・ラヴォワジエ]]が初めて元素として記載した。しかしラヴォワジエは、燧石そのものを元素だと思っていた。

[[1800年]]に、[[ハンフリー・デービー]]の研究によって燧石は[[化合物]]だったことが判明した。

[[1811年]]に、[[ジョセフ・ルイ・ゲイ＝リュサック]]と[[ルイ・テナール]]が、のちのベルセリウスと同様の方法で[[アモルファスシリコン]]の分離に成功したと考えられている。

[[1823年]]に、[[イェンス・ベルセリウス]]が[[四フッ化ケイ素]]と[[カリウム]]を加熱して単離に成功した。

== 用途 ==
[[バンドギャップ]]が常温付近で利用するために適当な大きさであること、[[ホウ素]]や[[リン]]などの不純物を微量[[ドープ]]させることにより、[[p型半導体]]、[[n型半導体]]のいずれにもなることなどから、[[電子工学]]上重要な元素である。半導体部品として利用するためには高純度である必要があり、このため精製技術が盛んに研究されてきた。現在、ケイ素は{{val|99.9999999999999}}%（15N{{efn2|「9」（{{lang|en|Nine}}）が15個並ぶことを意味する略称。}}）まで純度を高められる。また、[[Si(111)]] 基板は[[原子間力顕微鏡|AFM]]や[[走査型トンネル顕微鏡|STM]]の標準試料としてよく用いられる。

[[File:Monokristalines Silizium für die Waferherstellung.jpg|thumb|right|360x360px|ケイ素の[[単結晶]]]]
=== 赤外光学系 ===
ケイ素は赤外域（波長2&ndash;6 [[マイクロメートル|&mu;m]]）で高い透過率があり、レンズや窓の素材に用いられる。波長4 &mu;mの屈折率は3.4255<ref>{{cite book |title=ユーザーエンジニアのための光学入門 |author=岸川利郎 |publisher=オプトロニクス |year=1990 |isbn=4-900474-30-4}}</ref>。

=== 半導体素子 ===
[[File:Silicon wafer with mirror finish.jpg|thumb|鏡面研磨されたシリコンウェハー]]
[[四塩化ケイ素]]や[[トリクロロシラン]]から作られる[[高純度ケイ素]]の塊（[[シリコンウェハー]]）は、[[半導体素子]]に用いられる。また、[[液晶ディスプレイ]]の[[薄膜トランジスタ|TFT]]や[[ソーラーパネル]]には、[[アモルファスシリコン]]や多結晶シリコンなどが用いられる。[[ヒ化ガリウム]]や[[窒化ガリウム]]などの[[化合物半導体]]の基板にシリコンを用いれば、大幅な低価格化が可能であり、さまざまな研究や実用化が進められている。

=== ケイ素含有合金 ===
[[電気炉]]における製鉄材料として[[鉄]]1トンあたり4 kg前後のケイ素が添加されるほか、ケイ素合金として[[製鉄]]の[[脱酸素剤]]に用いられる。そのほかに、ケイ素を混ぜた鋼板（[[ケイ素鋼|ケイ素鋼板]]）は、[[鉄損#渦電流損|うず電流]]による損失が少なくなるため、[[変圧器]]に使われている。[[アルミニウム]]工業の分野でもケイ素の合金が使われている。また、鉛レス黄銅にも添加される。

=== ケイ素含有セラミックス類 ===
ケイ素の酸化物（[[二酸化ケイ素|シリカ]]）を原料とする[[ガラス]]は、[[窓]]などで使われるほか、[[繊維]]状にした[[グラスウール]]は[[断熱材]]や吸音材としても用途がある。[[ゼオライト]]は、[[イオン交換|イオン交換体]]、吸着剤あるいは、有機化学工業における[[触媒]]ともなっている。[[シリカゲル]]は、非常に利用しやすい[[乾燥剤]]になる。

[[炭化ケイ素]]は、耐火材や抵抗体として使われたり、高い[[モース硬度]]（9.5）を持つために[[研磨剤]]として使われたりする。そのほかのケイ素化合物として、[[アルミノケイ酸塩]]が[[粘土]]に含まれ、[[陶磁器|陶器]]や[[セメント]]・[[煉瓦]]など[[セラミックス]]と呼ばれる材料の主成分になっているほか、[[カルシウム]]化合物を除去する働きから、[[水]]の精製に使われるなどしている。

=== アボガドロ定数の決定 ===
{{See also|アボガドロ定数|キログラム}}
ケイ素の単結晶は半導体材料として工業上重要であるため、もっとも高純度・低欠陥な結晶が実現されている材料のひとつである。このことから、{{sup|28}}Siのほぼ無欠陥な単結晶により真球を作成し、この真球から[[アボガドロ定数]]の正確な値と、1 [[キログラム]]を構成するのに必要な原子の個数を決定する試みが行われた<ref>{{Cite journal|author = B. Andreas ''et al.''|title = Determination of the Avogadro Constant by Counting the Atoms in a {{sup|28}}Si Crystal|journal = Physical Review Letters|publisher = [[アメリカ物理学会|American Physical Society]]|year = 2011|doi = 10.1103/PhysRevLett.106.030801|url = http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.106.030801|volume = 106|page = 030801}}</ref>。2019年5月20日よりアボガドロ定数は{{val|6.02214076e23|u=mol{{sup-|1}}}}という定義値として施行されることになった。

=== 機械式時計の部品 ===
ケイ素は[[鉄]]と違って軽いうえ[[磁性]]を帯びないため、[[機械式時計]]の部品（[[ゼンマイ]]、[[ガンギ車]]など）の素材としても用いられるようになっている。最初に実用化に成功したのは[[スイス]]・[[ユリス・ナルダン]]の『フリーク』（2001年）<ref>[https://www.webchronos.net/iconic/37582/ ユリス・ナルダン フリーク Part.2]、WebChronos、2020年2月11日</ref>で、以降スイスの高級時計メーカーで採用が進められている。[[日本]]では、[[2021年]]に[[セイコーエプソン]]が[[プリンターヘッド]]の製造技術を応用し、「[[オリエント時計|オリエントスター]]」ブランドで初めて発売に踏み切った<ref>[https://www.webchronos.net/features/59771/ オリエントスター来し方70年 煌めきのクライマックス]、WebChronos、2021年2月5日</ref>。

ただし、製造には[[LIGA]]や[[MEMS]]など高度な成型技術が必要なうえ、壊れやすいため歩留り率が低いなど、実用化されてから日が浅いため欠点や不明な点が多く、採用しないメーカーも多い。

== ケイ酸塩・ケイ素樹脂 ==
[[#分布|前述]]のように、ケイ酸塩はさまざまな形で地殻上に存在しており、天然に存在するケイ素化合物のほとんどが、二酸化ケイ素およびケイ酸塩である。工業的にも広く用いられ、ガラス、陶磁器、[[肥料]]など、枚挙に暇がない。

[[石綿|アスベスト]]は、繊維状のケイ酸塩鉱物であり、耐薬品性や耐火性から以前は[[建材]]などに広く用いられたが、[[中皮腫]]が問題になったため、使用量は激減している。日本でもアスベストによる健康被害が社会問題となり、[[労働災害|労災]]認定や健康被害を受けた人に対しての補償問題、また、依然として既存[[建築物]]に多く残るアスベストの撤去問題を抱える。

有機基を有するケイ素二次元および三次元酸化物は、[[シリコーン]]と呼ばれる。このものは、優れた耐熱性、耐薬品性、低い毒性などの有用な性質を示し、[[油|油状]]のものは[[蝋|ワックス]]、[[熱媒体]]、[[消泡剤]]などに用いられる。三次元シリコーンはゴム弾性を示し、[[ゴム|ゴム状]]のものは[[ホース]]やチューブ、[[天然樹脂|樹脂状]]のものは[[塗料]]や[[絶縁体|絶縁材]]、接着剤など各種の用途に利用される。

== 製法 ==
=== 原料 ===
工業用ケイ素の主原料は、SiO{{sub|2}}からなる[[二酸化ケイ素]]（[[珪石]]、[[石英]]、シリカとも）である。日本国内の埋蔵量は2億トンあるとされるが、アルミニウムと同様、酸化物から還元するには大量の電力を必要とするため、金属シリコンの状態になってから輸入するのが一般的である。

世界の[[二酸化ケイ素]]の埋蔵量はきわめて潤沢であり、高純度のものも世界に広く分布する<ref name="USGS_Sand">[http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/silica/mcs-2008-sandi.pdf SAND AND GRAVEL(INDUSTRIAL)], [[アメリカ地質調査所]]</ref>。[[二酸化ケイ素#埋蔵量]]を参照。

=== 精製 ===
; 金属グレードシリコン（MG-Si）
:英語で"metallurgical-grade silicon" (MG-Si)と呼ばれる。直訳で「冶金グレードシリコン」であるが、日本語で金属グレードシリコンや金属シリコンと呼ばれることもある<ref name="semi-net-mg-si">[https://semi-net.com/word/%E9%87%91%E5%B1%9E%E3%82%B7%E3%83%AA%E3%82%B3%E3%83%B3%EF%BC%9Amg-si 金属シリコン：MG-Si（SEMI-NET）]</ref>。
: ケイ素の単体はカーボン電極を使用したアーク炉を用いて、二酸化ケイ素を還元して得る。この際、精製されたケイ素は純度99&nbsp;%程度のものである。
: <chem>SiO2 + C -> Si + CO2</chem>
: <chem>SiO2 + 2C -> Si + 2CO</chem>
; 高純度ポリシリコン
: さらに純度を高めるには、[[塩素]]と反応させ[[四塩化ケイ素]]にする。これは揮発性の高い液体なので、これを[[蒸留]]して純度を高める。そうして得られた純度の高い四塩化ケイ素を水素ガスと反応させて分解することで金属単体シリコンを得る。
: <chem>Si + 2Cl2 -> SiCl4</chem>
: <chem>SiCl4 + 2H2 -> Si + 4HCl</chem>
; 半導体グレードシリコン（SEG-Si）
: [[集積回路]]に使用する[[半導体素子]]用の超高純度のケイ素（純度[[イレブンナイン|11N]]以上）は、上記の高純度シリコンから、さらにFZ（フローティングゾーン）法の[[ゾーンメルト法|ゾーンメルティング]]や[[チョクラルスキー法|Cz（チョクラルスキー）法]]の単結晶成長法による析出工程を経ることで製造される。
: ゾーンメルト法では、結晶中の不純物が融解帯に掃き出されて濃縮する過程を繰り返すことで、高純度のケイ素を得る。Cz法においては偏析を利用して高純度化するため、原料である[[ポリシリコン]]（[[多結晶]]珪素）には、非常に純度の高いものが要求される。半導体に利用するには基本的に[[格子欠陥|結晶欠陥]]（転位）のない単結晶が必要とされ、FZ法（フローティングゾーン）においてもCz法（チョクラルスキー）においても単結晶を回転させながらいったん細くし、転位を外に追い出した段階で結晶の径を大きくすることにより、所定の大きさの結晶を得る。FZ法は大口径化に向かないため、産業用に使用されている[[シリコンウェーハ]]の大部分はCz法によって製造されている。現在製品化されているシリコンウェーハの径は直径300 mmまでである。なお、半導体メーカー数社による[[コンソーシアム]]「[[G450C]]」による直径450 mmのシリコンウェハーの開発が現在検討中である。
; [[ソーラーグレードシリコン|太陽電池グレードシリコン（SOG-Si）]]
: [[再生可能エネルギー]]発電の需要増大が起きる前は、[[ソーラーパネル]]の製造および需要事情は、半導体グレード（SEG）ほどの需要に応えられるような超高純度は必要なく、7N程度の純度で済み、また多結晶でも充分目的が果たせられる。このため上記の単結晶シリコンインゴットの端材などが原料に利用されてきた。
: しかし、再生エネルギー発電の需要増大にともない、専用の太陽電池グレード（'''ソーラーグレード'''）シリコンの生産法が開発されている。手順としては上記の半導体グレード（SEG）の精製工程を簡略化した方法のほか、下記のような手法が用いられる。半導体グレード（SEG）に比べ、使用するエネルギーや製造費用が数分の1以下になるとされる手法が多い（[[ソーラーグレードシリコン]]を参照）。
:* 流動床炉（FBR）法：種結晶を気流で巻き上げながら、表面にシリコンを析出させる。
:* 冶金法：金属グレードシリコンから冶金学的手法によって直接ソーラーグレードシリコンを製造する。
:* 水ガラス化法：珪石(SiO{{sub|2}})を[[水ガラス]]化した状態で高純度化してから還元する。
:* NEDO溶融精製法：金属グレードシリコンを電子ビームやプラズマで溶融させて特定の不純物を除いたあと、一方向凝固させる。
: ソーラーグレードシリコンは2006年（平成18年）ごろには高純度シリコン市場の約半分を占め、今後もその割合は拡大すると見られている<ref name="Wacker_SOG_review">[http://www.wacker.com/cms/media/documents/investor_relations/280606_polysilicon_expansion.pdf Wacker Polysilicon: Expansion Announcement June 2006]（Wacker 社による生産量拡大のアナウンス資料）</ref>。今後はソーラーグレードが高純度シリコン生産量の大部分を占め、半導体級は特殊品になっていくと予測されている<ref name="NISTEP_Review">[https://web.archive.org/web/20160305114006/http://www.nistep.go.jp/achiev/ftx/jpn/stfc/stt070j/0701_03_featurearticles/0701fa03/200701_fa03.html 河本洋、奥和田久美、高純度シリコン原料技術の開発動向]（[[科学技術政策研究所]]）2016年3月5日時点のアーカイブ。</ref>。また太陽電池用シリコン原料は2008年（平成20年）までは供給の逼迫で価格が高止まりしていたが、2009年（平成21年）からは価格の低下が予測されている<ref name="greentech_SiPrice">[http://www.greentechmedia.com/articles/new-energy-finance-predicts-43-solar-silicon-price-drop-1288.html New Energy Finance Predicts 43% Solar Silicon Price Drop, greentechmedia, 18 August 2008]</ref>。
;実験室的製法
: しばしば授業や趣味の一環で、マグネシウムなどのアルカリ金属を使用したテルミット反応を利用して、金属ケイ素を精製することがある。<ref>{{Cite book|洋書|title=mad science|date=５/21|year=2010|publisher=オライリー・ジャパン|pages=183,184,185}}</ref><ref>{{Cite journal|和書|author=植田和利, 伊東和彦, 上原誠一郎, 佐藤博樹 |year=2016 |title=太陽炉を利用したマグネシウムによる二酸化ケイ素の還元とその教材化 |journal=科学教育研究 |publisher=日本科学教育学会 |volume=40 |issue=1 |pages=39-45 |naid=130005144680 |issn=0386-4553 |doi=10.14935/jssej.40.39 |url=https://doi.org/10.14935/jssej.40.39}}</ref>
: <chem>SiO2 + 2Mg -> Si +2MgO</chem>
: <chem>4Mg + SiO2 -> 2MgO +Mg2Si</chem>
: しかし、この反応でできたケイ素とマグネシウムが反応して、ケイ化マグネシウムが形成されることがある。
: この反応は防げないため、純粋なケイ素だけを得るためには塩酸と反応させる必要がある。
: <chem>Mg2Si +2HCl -> 2MgCl2 +H4Si</chem>

== ケイ素化合物 ==
{{col-list|45em|
* [[一酸化ケイ素]](SiO)
* [[二酸化ケイ素]]（SiO{{sub|2}}）- [[石英]]など
* [[ケイ酸]]
* [[窒化ケイ素]]（Si{{sub|3}}N{{sub|4}}）
* [[炭化ケイ素]](SiC)
* [[ケイ酸塩]]（MgSiO{{sub|3}}など）
* [[四塩化ケイ素]]（SiCl{{sub|4}}）- [[煙幕]]
* [[シラン (化合物)|シラン]]（SiH{{sub|4}}）
* [[シリコーン]]
* [[ケイ素樹脂]]
* [[環状シロキサン]]（D3、D4など）
* [[有機ケイ素化合物]] - [[トリメチルシリル基]](-Si(CH{{sub|3}}){{sub|3}})などを有する[[有機化合物]]。[[保護基]]や[[脱離基]]として[[有機合成]]に汎用されている。
}}

== 同位体 ==
{{main|ケイ素の同位体}}

== 生物 ==
生物として知られているのは、[[放散虫]]・[[珪藻]]・[[シダ植物]]・[[イネ科]]植物などにおいて[[二酸化ケイ素]]のかたちでの骨格への利用に留まる。栄養素としての必要性は詳しく分かっていない。炭素とケイ素との化学的な類似から、[[サイエンス・フィクション|SF]] などではケイ素を主要な構成物質とする[[ケイ素生物]]が想定されることがある。{{要出典|date=2021年5月}}

* [[珪藻]]はケイ素を外部から取り込み細胞壁に利用している。珪藻の堆積物は[[珪藻土]]と呼ばれる。{{要出典|date=2021年5月}}
* 一部の植物ではケイ素の量と成長との間に関連がある。また病原体への抵抗力とも関連している<ref name="JoNHA2007"/>（''植物について詳しくは[[栄養素_(植物)#ケイ素]]参照''）。
* ラットでは、骨と結合組織（皮膚、爪、髪、気管、腱、大動脈）にケイ素が多い。<ref name="JoNHA2007"/>
* ヒトの体内には平均1 gのケイ素が含まれる。<ref>{{cite book|title=Nature&#8217;s Building blocks|edition=New Edition|author=John Emsley|publisher=Oxford University Press|year=2011|page=482|url=|isbn=978-0-19-960563-7}}</ref>

== 摂取 ==
===効果===
ケイ素は[[必須元素]]ではなくラットや鳥など一部を除き多くの動物の体内には殆ど蓄積しない。ヒトが経口摂取したケイ素の殆どは吸収されずそのまま便として排出され<ref>{{Cite conference
| author = 厚生労働省| title = 資料１－２－１　　食品添加物の指定の可否について　（ケイ酸カルシウム）| conference = 平成１９年１１月　薬事・食品衛生審議会| url = https://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/11/dl/s1119-6e_0002.pdf| date = 2007-11-19| language = ja}}</ref>、一部は僅かに水に溶けオルトケイ酸となり腸で吸収される。ケイ素は血中では可溶性の[[オルトケイ酸]]として存在するが、タンパク質等の高分子化合物と結合することなく尿として排出される。そのため特に人体に影響はない。しかし、ケイ素の摂取でシリカ結石となる場合があり、三ケイ酸マグネシウムの長期摂取による発症や、シリカを多く含む湧き水（172mg Si/L）により10ヶ月の乳児がシリカ結石になった症例が報告されているなどとり過ぎには注意が必要である<ref>{{Cite report|和書| author = 富田製薬株式会社| author2 = 内閣府 食品安全委員会| title = 第１３４回 添加物専門調査会 ケイ酸カルシウム規格基準概要書| date = 2014-09 | url = https://www.fsc.go.jp/fsciis/attachedFile/download?retrievalId=kai20140929te1&fileId=210| ref = harv}}</ref>

=== 摂取基準 ===
[[JECFA]]（FAO/WHO合同食品添加物専門家会議）では[[二酸化ケイ素]]（シリカ）や[[ケイ酸カルシウム]]のADI（一日摂取許容量）を特定していない。日本においては、食品添加物として[[二酸化ケイ素]]（シリカ）または[[ケイ酸カルシウム]]を添加する場合、食品に対して合計で2％以下とされている。また、母乳代用品及び離乳食への使用は禁止されている
<ref>{{Cite web | url = https://www.fsc.go.jp/fsciis/evaluationDocument/show/kya20140829220| title = 評価書詳細 ケイ酸カルシウム| publisher = 内閣府 食品安全委員会| date = 2014-8-29| accessdate = 2024-08-14}}</ref>。

=== 推定摂取量 ===
ヒトの推定摂取量を次に示す。<ref name="JoNHA2007">{{cite journal|title=SILICON AND BONE HEALTH|journal=The journal of nutrition, health & aging|year=2007|volume=11|issue=2|work=Review|url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2658806/|pmid=17435952}}</ref>
* 西側諸国 : 20&ndash;50 mg/日
* インド : 143&ndash;204 mg/日{{efn2|インドは男性のビール摂取量が多く、ビールにはケイ素が多く含まれるため数値が高いと考えられている。[[シリカ#ろ過助剤]]を参照のこと。}}
* 中国 : 139 mg/日

以下はイギリスでの食品中のケイ素の量を計測したデータ。ケイ素を比較的多く含む食品を抜粋した。
{{Hidden begin|border = #aaa solid 1px|titlestyle=text-align: center; |title=食品中のケイ素含量|bg=#F0F2F5}}

{|class="wikitable sortable" style="text-align:center"
|+ 食品中のケイ素含量（イギリス）<ref name="BJoN2005">{{cite journal|title=A provisional database for the silicon content of foods in the United Kingdom|journal=British Journal of Nutrition|year=2005|volume=94|url=|pmid=16277785|doi=10.1079/BJN20051542}}</ref>
|-
! 食品 !! 1食分 (g)!! ケイ素含量<br>（mg/1食分） !! ケイ素含量<br>(mg/100 g)
|-
| グラノーラ<br>（シリアル）|| 60 || 7.35 || 12.25
|-
| ミューズリー<br>（スイススタイル）|| 50 || 2.80 || 5.59
|-
| オートブラン || 14 || 3.27 || 23.36
|-
| スパゲティ<br>（茹で） || 220 || 1.45 || 0.66
|-
| コメ（玄米）<br>（茹で） || 120 || 4.51 || 3.76
|-
| コメ（短粒種）<br>（茹で） || 120 || 1.18 || 0.98
|-
| 小麦ふすま || 14 || 1.54 || 10.98
|-
| バナナ<br>（生） || 100 || 4.77 || 4.77
|-
| マンゴー<br>（生） || 150 || 3.0-4.7 || 2.0-3.15
|-
| パイナップル<br>（生） || 80 || 3.14 || 3.93
|-
| 豆腐 || 60 || 1.78 || 2.96
|-
| サヤインゲン<br>（茹で） || 90 || 7.86 || 8.73
|-
| ホウレンソウ<br>（茹で） || 80 || 4.10 || 5.12
|-
| 水道水 || 200 || 0.50 || 0.25
|-
| ラガービール<br>（缶） || 333 || 5.46 || 1.64
|}

{{Hidden end}}

==安全性==
* 健康な腎機能を有する人では、通常の食物からの摂取量では問題が起こることはないと考えられている<ref name="JoNHA2007"/><ref name="hfnet">{{hfnet|579|ケイ素、ケイ素化合物}}</ref>。
* 医薬品やサプリメントなどによるケイ素を含む化合物の長期の摂取では腎結石、腎障害などを起こす可能性がある。<ref name="JoNHA2007"/>
* ケイ素が172 mg/L含まれる湧水の摂取によると考えられる[[腎結石]]の報告がある<ref>{{cite journal|title=Renal silica calculi in an infant|doi=10.1111/j.1442-2042.2004.00746.x|journal=International Journal of Urology|volume=11|issue=2|date=Feb 2004|pmid=14706018}}</ref>。十分に管理されていない[[湧水]]や[[井戸水]]、[[鉱泉]]などの天然水には高濃度のケイ素が含まれることがある。
* ケイ素を多く摂取することで得られる人体への有効性については確認されていない<ref>{{Cite web |url=https://www.kokusen.go.jp/pdf/n-20221207_2_lf.pdf |title=シリカやケイ素を摂取できるとうたった飲料、健康食品等に関する調査 |publisher=国民生活センター |date=2023 |accessdate=2024-04-23}}</ref>。
* ケイ素を含む粉体の吸入により[[珪肺]]など呼吸器系の障害を起こすことがある。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
===注釈===
{{Notelist2|45em}}
===出典===
{{Reflist|30em}}

== 参考文献 ==
; SOG 製法
:* [[山田興一]]・[[小宮山宏]]「太陽光発電工学」{{ISBN2|4-8222-8148-5}}
:* 小長井誠「薄膜太陽電池の基礎と応用」{{ISBN2|4-274-94263-5}}
; SEG 製法 シリコンウェーハ
:* 志村史夫「半導体シリコン結晶工学」{{ISBN2|4-621-03876-1}}
; その他
:* 『シリコンの物語 エレクトロニクスと情報革命を担う』フレデリック・サイツ著 堂山 昌男・北田 正弘訳 内田老鶴圃 2000年発行 {{ISBN2|4-7536-6131-8}}
:* {{cite book|和書|last=酒井|first=治孝|title=地球学入門 ― 惑星地球と大気・海洋のシステム|publisher=[[東海大学出版会]]|edition=第1版第1刷|date=2003-03-31|isbn=4-486-01615-7|ref=harv|year=2003}}
:* {{cite journal|和書|date=2012-03-25|last=成|first=明珍|title=中国の化学元素名に用いられる漢字について|journal=ソシオサイエンス|publisher=[[早稲田大学社会科学部|早稲田大学大学院社会科学研究科]]|vol=18|pages=145-160|naid=40019320960|ref=harv}}

== 関連項目 ==
{{Commons|Silicon}}
{{Wiktionary|ケイ素}}
{{div col||20em}}
* [[半導体工学]]
* [[シリコンバレー]]
* [[プラント・オパール]]
* [[シリコンフォトニクス]]
* [[多結晶シリコン]]（ポリシリコン）
{{div col end}}

== 外部リンク ==
* {{hfnet|579|ケイ素}}
* {{ICSC|1508}}
* {{Cite web|和書|url=https://anzeninfo.mhlw.go.jp/anzen/gmsds/7440-21-3.html|title=安全データシート ケイ素（粉末、無定形のもの）|work=職場の安全サイト|date=2010年3月|publisher=厚生労働省|accessdate=2018-02-23}}
* {{Kotobank}}

{{元素周期表}}
{{ケイ素の化合物}}
{{Normdaten}}

{{DEFAULTSORT:けいそ}}
[[Category:ケイ素|*]]
[[Category:元素]]
[[Category:第14族元素]]
[[Category:第3周期元素]]
[[Category:半金属]]
[[Category:光学材料]]
[[Category:半導体材料]]