Silicio
por Juan Pablo, Gerardo y Ali Ruiz
Características físicas y químicas:
Símbolo: Si
Electronegatividad: 1.9
Masa atómica: 28.085 g/mol
Estado ordinario: Sólido
Conductividad eléctrica: 4.35x10-4 S/m
(semiconductor)
Estado de Oxidación: 4
Densidad: 2330 kg/m3
Isótopos: Si28, Si29,
Si30, Si32
Punto de fusión: ambas formas
(amorfa y cristalina) tienen un punto de fusión de casi 1500ºC
Historia y descubrimiento: Su nombre deriva del latín silex que
significa pedernal.
La historia del silicio
empieza en la prehistoria, acompañando el desarrollo del hombre por la prehistoria
en la forma de sílex o piedra pedrenal. Sin embargo, el hombre pronto la
abandonó prefiriendo otros materiales como cobre y bronce. Empero el silicio
siguió acompañando a la civilización humana a través del vidrio usado en Egipto
y Babilonia. Antes del siglo XIX, la comunidad científica creía que la sílice
era un elemento químico, incluso el padre de la química Lavoisier lo puso en su
clasificación de materiales como elemento. El científico sueco Jöns Jakob
Berzeliu obtuvo en 1823 Silicio amorfo haciendo reaccionar potasio fundido con
tetracloruro de silicio. Obteniendo la siguiente reacción que concluye en la
reducción del tetracloruro de silicio:
SiCl4 + 4K à Si+ 4ClK
Sin embargo, ese silicio no
estaba cristalizado por lo que no se le dio mucha atención dando un polvo de
color pardo más activo que su contraparte cristalina. En 1831 se le dio el
nombre de Silicón y en latín Sílex por
su similitud con el carbono y el boro. Fue hasta el año de 1854 que
Sainte-Claire Deville preparó el silicio cristalino. Esta variante cristalina
tiene un color gris oscuro, es muy duro y tiene una estructura similar a la del
diamante. El elemento tardó tanto en ser propiamente caracterizado ya que no se
encuentra libre en la naturaleza encontrándose en su mayor parte como silicatos
y sílice (SiO2 ). Aparte de sus
aplicaciones en la fabricación del vidrio, el silicio no tuvo muchos usos hasta
la revolución informática ocurrida en la década de los veintes (1820) en donde
fue la piedra angular en la fabricación de microprocesadores y transistores
gracias a su naturaleza semiconductora. La influencia en la informática del
silicio era tan fuerte que pasarían casi un siglo antes de encontrar otro
elemento que pudiese competir con el silicio (Germanio 1958). Para la década de
los sesentas, el silicio era usado también en circuitos integrados y
microprocesadores dándole el poder de computación que hoy en día se tiene. El
silicio también fue el protagonista en las siguientes dos revoluciones
tecnológicas siendo una de estas muy inusual. En la década de los setentas en
el apogeo cultural hippy, John Schaeffer de California dejó su vida de para
unirse a una comunidad hippy. Este hombre consiguió unas celas fotovoltaicas
del programa espacial de la NASA y rápidamente se dio cuenta de su potencial.
Estas celdas hechas de silicio eran capaces de producir energía limpia gracias
al sol. La ideología verde de la comunidad hippy estuvo encantada con la idea y
Schaeffer se volvió rico vendiendo estas celdas. Sin embargo, estas celdas eran
muy caras y poco eficientes por lo que el resto del mundo no les dio mucha atención.
Hoy en día, los precios de las celdas solares han caído como plomo y su
eficiencia poco a poco está mejorando causando que la industria de energía
solar despegue. Incluso se predice que el precio bajará aún más en los próximos
diez años. Por último aunque no sea tan usado como el carbono el silicio tiene
un papel importante en la nanotecnología siendo un componente en varias
nanoestructuras principalmente en pequeñas láminas de silicio llamados
superentramados. Los superentramados de silicio tensionado presentan una mayor
modulación de campo eléctrico que sus equivalentes de carbono, por lo que
pueden mejorar la termoeléctrica del silicio cerca o por encima de la temperatura
ambiente. Además, son relativamente fáciles de fabricar. También se han desarrollado
varios nanomateriales con base en el óxido de silicio. La influencia del
silicio es tan grande que el centro más importante en cuestiones tecnológicas y
de negocios del mundo Silicon Valley tiene en su nombre a este elemento que
influenció tanto al desarrollo tecnológico del ser humano.
Abundancia y estructura: El silicio es el segundo elemento más
abundante en la naturaleza detrás del oxígeno. Constituye el 28% de toda la
corteza terrestre y está en el 40% de todos los minerales y el 90% de todas las
rocas ígneas. También lo encontramos en la arena como dióxido de silicio y en
arcillas, feldespatos, micas y piedras
semipreciosas en silicatos de aluminio, calcio, magnesio entre otros. La
facilidad de enlace del silicio se debe en parte a su estructura sólida que se
compone de un sistema cúbico centrado en las caras.
Interacción con otros
elementos:
A
condenaciones normales de temperatura y presión, el silicio tiene la capacidad
de reaccionar con el flúor y a temperaturas más altas puedo
incluso reaccionar con otros no metales como el hidrógeno, cloro, bromo,
carbono, nitrógeno y oxígeno entre otros.
En el
departamento de los metales, el silicio tiende a reaccionar con la mayoría
formando siliciuros siendo un reductor de tanto óxidos metálicos como no
metálicos. Cuando se le somete al contacto con ácidos como el nítrico,
sulfúrico o clorhídrico, el silicio no tiene a reaccionar aunque sí se disuelve
en en ácido fluorhídrico, formando el gas tetrafluoruro de silicio (SiF4).
Tampoco reacciona con agua.
Usos:
La mayoría de utilidad del Silicio viene de su naturaleza
semiconductora. Esta propiedad ha permitido que se desarrollen muchos
transistores, dispositivos
microelectrónicos, circuitos integrados y paneles fotovoltaicos basados en
Silicio. Cuando se trata de los
silicatos previamente mencionados, estos se usan en la fabricación de
vidrios de borosilicato, cemento y porcelana, en la elaboración de lubricantes,
repelentes de agua, barnices, abrasivos, pinturas, adhesivos y siliconas.
También tiene un uso muy importante en la industria del acero como un
constituyente de las aleaciones de acero al silicio y en aleación con el cobre y el bronce. El acero aleado con silicio contiene alreadedor
de 2.5% al 4% de silicio y se usa para hacer los núcleos de los transformadores
eléctricos ya que esta aleación disminuye la histéresis magnética. Por último,
existe una aleación que acero mucho más cara llamada durirón. Esta contiene un 15% de
silicio, es duro, quebradizo, y tan resistente a la corrosión que se usa en
equipos de la industria química que trabajan con agentes químicos corrosivos.
Bibliografía:
No comments:
Post a Comment