Strukturna analiza atoma silicijuma može se raspravljati sa više aspekata kao što su njihova elektronska konfiguracija, formiranje kovalentne veze, hibridizacijski način i fizička i hemijska svojstva.
1. Elektronska konfiguracija
Atomi silicijuma (Si) nalaze se u četvrtom periodu i grupi IVA periodnog sistema, a njihov atomski broj je 14. Elektronska konfiguracija atoma silicijuma slijedi princip konstrukcije, odnosno elektroni su izvan jezgra i okružuju sloj po sloj od niskog do visokog nivoa energije, iznutra ka spolja. Konkretno, elektronska konfiguracija atoma silicijuma je 1s²2s²2p⁶3s²3p², to jest, postoje 2 elektrona u unutrašnjem 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. Formiranje kovalentne veze
Atomi silicijuma teže da postignu stabilnu elektronsku konfiguraciju (slično inertnim gasovima) tako što dele svoje valentne elektrone sa drugim atomima. Konkretno, atomi silicijuma mogu postići stabilnu konfiguraciju 8-elektrona (ili 2-elektronskih parova) tako što dijele par elektrona sa svakim od okolnih atoma kako bi formirali četiri kovalentne veze. Formiranje ove kovalentne veze je osnova stabilnosti atoma silicijuma u prirodi iu mnogim jedinjenjima.
3. sp³ hibridizacija
Da bi se formirale kovalentne veze koje su ekvidistantno raspoređene u četiri smjera, najudaljenija s orbitala (1) i tri p orbitale (3) atoma silicija su hibridizirane kako bi se dobile četiri sp³ hibridne orbitale. Ove hibridne orbitale imaju isti oblik (tetraedarska distribucija) i energiju, svaka orbitala prima jedan elektron i može formirati stabilne kovalentne veze sa elektronima susjednih atoma. Ova hibridizacija omogućava atomima silicija da formiraju stabilnu tetraedarsku strukturu prilikom formiranja jedinjenja.
4. Fizička svojstva
Silicijum ima mnoga jedinstvena fizička svojstva. Prvo, silicijum je veoma tvrd materijal sa Mohsovom tvrdoćom od oko 7, drugi samo za dijamantom i borovim karbidom. Drugo, silicijum je poluprovodnički materijal sa provodljivošću između provodnika i izolatora. Na sobnoj temperaturi, provodljivost silicijuma je veoma niska, ali kada se zagreje, njegova provodljivost se brzo povećava. Osim toga, silicij ima odličnu toplinsku provodljivost i visoku propusnost (u vidljivoj svjetlosti i blizu infracrvenih pojaseva), što čini silicij široko primijenjenim u elektronici, komunikacijama s optičkim vlaknima i drugim poljima.
V. Hemijska svojstva
Hemijska svojstva silicijuma su relativno stabilna i teško je reagovati sa drugim supstancama (osim fluorovodonika i rastvora alkalija) na sobnoj temperaturi. Silicijum može reagovati sa rastvorom hidroksida alkalnog metala i formirati silikat i vodonik, što je važno hemijsko svojstvo silicijuma. Osim toga, silicijum također može reagirati s nekim nemetalnim i metalnim elementima na visokoj temperaturi i formirati silicid.