Silicio
El silicio es un elemento químico que se clasifica como un metaloide. Fue descubierto en 1824 por Jacob Berzelius.
Descubrimiento del silicio
El cuarzo (dióxido de silicio cristalino) se conoce desde hace muchos miles de años. El pedernal es una forma de cuarzo, y las herramientas hechas de pedernal eran de uso diario en la edad de piedra.
En 1789, el químico francés Antoine Lavoisier propuso que se pudiera encontrar un nuevo elemento químico en el cuarzo. Este nuevo elemento, dijo, debe ser muy abundante. Tenía razón, por supuesto. El silicio representa el 28% del peso de la corteza terrestre.
Es posible que en Inglaterra, en 1808, Humphry Davy aisló por primera vez silicio parcialmente puro, pero no se dio cuenta.
En 1811, los químicos franceses Joseph L. Gay-Lussac y Louis Jacques Thénard también pueden haber producido silicio impuro al hacer reaccionar potasio con tetrafluoruro de silicio para producir un sólido marrón rojizo que probablemente era silicio amorfo. Sin embargo, no intentaron purificar esta nueva sustancia.
En 1824, el químico sueco Jacob Berzelius produjo una muestra de silicio amorfo, un sólido marrón, al hacer reaccionar fluorosilicato de potasio con potasio y purificar el producto con lavados repetidos. Llamó al nuevo elemento silicio.
En ese momento, el concepto de semiconductores estaba un siglo en el futuro. Sin saber que tales materiales existían y que el silicio era un excelente ejemplo de semiconductor, los científicos debatieron si el nuevo elemento debería clasificarse como metal o no metal.
Berzelius creía que era un metal, mientras que Humphry Davy pensaba que era un no metal. El problema era que el nuevo elemento era mejor conductor de la electricidad que los no metales, pero no tan buen conductor como el metal.
El silicio recibió su nombre en 1831 por el químico escocés Thomas Thomson. Conservó parte del nombre de Berzelius, de ‘silicis’, que significa pedernal. Cambió el final del elemento a encendido porque el elemento era más similar a los no metales boro y carbono que a metales como el calcio y el magnesio . (Silicis, o pedernal, fue probablemente nuestro primer uso de dióxido de silicio.)
En 1854, Henri Deville produjo por primera vez silicio cristalino. Lo hizo electrolizando una masa fundida impura de cloruro de sodio y aluminio para producir siliciuro de aluminio. El aluminio se eliminó con agua, dejando cristales de silicio.
Foto de Enricoros
Datos interesantes sobre el silicio
- La pureza más baja aceptable para el silicio de grado electrónico es 99,9999999 %. Esto significa que por cada mil millones de átomos, solo se permite un átomo que no sea de silicio.
- El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza de nuestro planeta. El oxígeno (47,3 %) y el silicio (27,7 %) juntos constituyen el 75 % del peso de la corteza terrestre. La mayor parte del silicio de la corteza existe como dióxido de silicio; estamos familiarizados con esto como arena o cuarzo.
- El silicio es el octavo elemento más abundante del Universo; se realiza en estrellas con una masa de ocho o más soles terrestres. Cerca del final de sus vidas, estas estrellas entran en la fase de combustión de carbono, agregando núcleos de helio al carbono para producir oxígeno, neón, magnesio y silicio.
- La quema de silicio es la última fase de la vida de una estrella pesada antes de una supernova y dura solo alrededor de un día. Durante esta fase, los núcleos de helio se suman al silicio para producir azufre, argón, calcio, titanio, cromo, hierro y níquel.
Apariencia y Características
Efectos nocivos:
No se sabe que el silicio sea tóxico, pero si se inhala como un polvo fino de sílice/silicato, puede causar problemas respiratorios crónicos. Los silicatos como el asbesto son cancerígenos.
Características:
- El silicio es un metaloide duro, relativamente inerte y en forma cristalina es muy quebradizo con un marcado brillo metálico.
- El silicio se presenta principalmente en la naturaleza como óxido y como silicatos.
- La forma sólida de silicio no reacciona con el oxígeno , el agua y la mayoría de los ácidos.
- El silicio reacciona con halógenos o álcalis diluidos.
- El silicio también tiene la propiedad inusual de que (como el agua) se expande cuando se congela.
- Otros cuatro elementos se expanden cuando se congelan; galio , bismuto , antimonio y germanio.
Usos del silicio
Los chips de silicio son la base de la electrónica y la informática modernas. El silicio debe ser ultrapuro, aunque dependiendo del uso final puede estar dopado con niveles de parte por millón de arsénico , boro , galio , germanio o fósforo .
El silicio se alea con aluminio para su uso en motores, ya que la presencia de silicio mejora la colabilidad del metal. El silicio puede mejorar las propiedades magnéticas del hierro ; también es un componente importante del acero, al que endurece.
El carburo de silicio, más comúnmente llamado carborundo, es extremadamente duro y se usa en abrasivos.
La sílice (SiO2) en la arena y los minerales en la arcilla se utilizan para fabricar hormigón y ladrillos. La sílice, como arena, es también el componente principal del vidrio.
El dióxido de silicio puro y cristalino (cuarzo) resuena a una frecuencia muy precisa y se utiliza en relojes y relojes de alta precisión.
Las siliconas son importantes polímeros a base de silicio. Al tener propiedades resistentes al calor, antiadherentes y similares a la goma, las siliconas se usan a menudo en utensilios de cocina, medicamentos (implantes) y como selladores, adhesivos, lubricantes y para aislamiento.
Abundancia e isótopos
- Abundancia en la corteza terrestre: 28% por peso, 21% ppm por moles.
- En el sistema solar: 900 partes por millón en peso, 40 partes por millón en moles
- Coste de producción puro: 5,4€ por 100g
- Coste de producción a granel: 0,14€ por 100g
- Fuente: El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno y el octavo más abundante en el Universo. Se encuentra más comúnmente como dióxido de silicio (sílice). Dos elementos, el silicio y el oxígeno, constituyen casi las tres cuartas partes de la corteza de nuestro planeta. Las cantidades comerciales de silicio se obtienen mediante la reacción de dióxido de silicio y carbono en un horno eléctrico utilizando electrodos de carbono . El carbono reduce el dióxido de silicio a silicio. El silicio producido de esta manera tiene una pureza de aproximadamente el 98 %. El silicio de muy alta pureza para semiconductores se obtiene mediante el proceso de Siemens; el silicio reacciona para producir triclorosilano, que primero se purifica por destilación, luego se hace reaccionar con hidrógeno purificado en varillas de silicio de alta pureza a 1150oC para producir silicio policristalino de alta pureza con subproducto de ácido clorhídrico. Las impurezas en el silicio son aproximadamente 1 parte por billón o menos.
- Isótopos: El silicio tiene 14 isótopos cuyas vidas medias se conocen, con números de masa de 22 a 36. El silicio natural es una mezcla de sus tres isótopos estables y se encuentran en los porcentajes que se muestran: 28Si (92,2%) , 29Si ( 4,7%) y 30Si (3,1%).
| Símbolo | Si |
| Número atómico | 14 |
| Valencias | +4 |
| Peso atómico | 28,085 |
| Punto de ebullición (ºC) | +3265 |
| Punto de fusión (ºC) | +1414 |
| Densidad (Kg/m3) | 2330 |
| Estructura atómica | [Ne] 3s2 3p2 |
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