硅是周期表中的第14号元素，具有原子序数14和原子量28.086。硅在自然界中广泛存在，是地壳中第二丰富的元素，占地壳质量的约27.7%。

硅的电子结构为1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²，外层电子结构为2s² 2p⁶。硅的电子构型与氧气相似，但具有两个空的3p轨道，这使得硅能够形成共价键，与其他元素共享电子。

硅的原子半径较大，电负性适中，具有较高的电离能和较低的电子亲和能，这使得硅有较强的共价键特性。硅原子具有4个价电子，可以与其他硅原子形成共价键。当硅原子与其他硅原子共享电子时，它们会通过共用电子来填充各自的空轨道，从而形成共价键。这种形成的共价键被称为硅键。

硅键的形成使得硅原子能够形成稳定的晶体结构，如晶体硅和多晶硅。这些结构具有良好的导电性和热导性，使硅成为半导体材料的理想选择。此外，硅的四价性还使其在化学反应中具有广泛的应用。例如，硅可以与氧、氮、碳等元素形成氧化硅、氮化硅和碳化硅等化合物，这些化合物在材料科学、电子工业和化学工业中都有重要的应用。

总之，硅具有正四价是由于其电子结构中具有两个空的3p轨道，使得硅原子能够与其他硅原子形成共价键。硅的四价性赋予了它在材料科学、电子工业和化学工业中的广泛应用。