Silicio

O silicio é un elemento químico non metálico situado no grupo 14 da táboa periódica dos elementos formando parte da familia dos carbonoideos. É o segundo elemento máis abundante na codia terrestre (27, 7% en peso) despois do osíxeno. Preséntase en forma amorfa e cristalizada; o primeiro é un po pardo, máis activo cá variante cristalina, que se presenta en octaedros de cor azul grisalla e brillo metálico. Características principais
As súas propiedades son intermedias entre as do carbono e do xermanio. En forma cristalina é moi duro e pouco soluble e presenta un brillo metálico e cor grisalla. Aínda que é un elemento relativamente inerte e resiste a acción da maioría dos ácidos, reacciona cos halóxenos e álcalis diluídos. O silicio transmite máis do 95% das lonxitudes de onda da radiación infravermella. Aplicacións
Utilízase en aliaxes, na preparación das siliconas, na industria da cerámica técnica e, debido a que é un material semicondutor moi abundante, ten un interese especial na industria electrónica e microelectrónica como material básico para a creación de obleas ou chips que se poden implantar en transistores, pilas solares e unha gran variedade de circuítos electrónicos.
O silicio é un elemento vital en numerosas industrias. O dióxido de silicio (area e arxila) é un importante constituínte do formigón e os ladrillos, e emprégase na produción de cemento portland. Polas súas propiedades semicondutoras úsase na fabricación de transistores, células solares e todo tipo de dispositivos semicondutores; por esta razón coñécese como Silicon Valley (Val do Silicio) á rexión de California en que se concentran numerosas empresas do sector da electrónica e a informática.
Outros importantes usos do silicio son: Como material refractario, úsase en cerámicas, vidrados e esmaltados. Como
elemento de aliaxe en fundicións.
Fabricación de vidro para fiestras e illantes.
O carburo de silicio é un dos abrasivos máis importantes.
Úsase en láseres para obter unha luz cunha lonxitude de onda de 456 nm.
A silicona úsase en medicina en implantes de seo e lentes de contacto. Historia
O silicio (do latín silex, sílice) foi identificado por primeira vez por Antoine Lavoisier en 1787, e posteriormente tomado como composto por Humphry Davy en 1800. En 1811 Gay-Lussac, e Louis Thenard probablemente, preparou silicio amorfo impuro quentando potasio con tetrafluoruro de silicio. En 1824 Berzelius preparou silicio amorfo empregando un método similar ao de Gay-Lussac, purificando despois o produto mediante lavados sucesivos ata illar o elemento. Abundancia e obtención
O silicio é un dos compoñentes principais dos aerólitos, unha clase de meteoroides.
Medido en peso o silicio representa máis da cuarta parte da codia terrestre e é o segundo elemento máis abundante por detrás do osíxeno. O silicio non se atopa en estado nativo; area, seixo, ametista, ágata, pedernal, ópalo e xaspe son algunhas dos minerales en que aparece o óxido, mentres que formando silicatos atópase, entre outros, no granito, feldespato, arxila, hornblenda e mica.
O silicio comercial obtense a partir de sílice de alta pureza en forno de arco eléctrico reducindo o óxido con eléctrodos de carbono a temperatura superior a 1. 900 °C: SiO2 + C → Si + CO2
O silicio líquido acumúlase no fondo do forno de onde se extrae e se arrefría. O silicio producido por este proceso denomínase metalúrxico e ten unha pureza superior ao 99%. Para a construción de dispositivos semicondutores é necesario un silicio de maior pureza, silicio ultrapuro, que pode obterse por métodos físicos ou químicos.
Os métodos físicos de purificación do silicio metalúrxico baséanse na maior solubilidade das impurezas no silicio líquido, de forma que este se concentra nas últimas zonas solidificadas. O primeiro método, usado de forma limitada para construír compoñentes de radar durante a segunda guerra mundial, consiste en moer o silicio de forma que as impurezas se acumulen nas superficies dos grans; disolvendo estes parcialmente con ácido obtíñase un po máis puro. A fusión por zonas, o primeiro método usado a escala industrial, consiste en fundir un extremo da barra de silicio e trasladar lentamente o foco de calor ao longo da barra de modo que o silicio vai solidificando cunha pureza maior ao arrastrar a zona fundida gran parte das impurezas. O proceso pode repetirse as veces que sexa necesario ata lograr a pureza desexada bastando entón cortar o extremo final en que se acumularon as impurezas.
Os métodos químicos, usados actualmente, actúan sobre un composto de silicio que sexa máis doado de purificar descompoñéndoo trala purificación para obter o silicio. Os compostos comunmente usados son o triclorosilano (HSiCl3), o tetracloruro de silicio (SiCl4) e o silano (SiH4).
No proceso Siemens, as barras de silicio de alta pureza expóñense a 1150 °C ao triclorosilano, gas que se descompón depositando silicio adicional na barra segundo a seguinte reacción: 2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4
O silicio producido por este e outros métodos similares denomínase silicio policristalino e tipicamente ten unha fracción de impurezas de 0, 001 ppm ou menor.
O método Dupont consiste en facer reaccionar tetracloruro de silicio a 950 °C con vapores de cinc moi puros: SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
Este método, así a todo, está inzado de dificultades (o cloruro de cinc, subproduto da reacción, solidifica e obstrúe as liñas) polo que eventualmente se abandonou en favor do proceso Siemens.
Unha vez obtido o silicio ultrapuro é necesario obter un monocristal, para o que se utiliza o proceso Czochralski. Isótopos
O silicio ten nove isótopos, con número másico entre 25 a 33. O isótopo mais abundante é o Si 28 cunha abundancia do 92. 23%, o Si 29 ten unha abundancia do 4. 67% e o Si 30 que ten unha abundancia do 3. 1 todos eles son estables. O Si 32 é radioactivo, provén do decaemento do argon. O seu tempo de semivida é aproximadamente duns 276 anos. Padece un decaemento beta que o transforma en P-32 (que ten un período de semivida de 14. 28 anos). Precaucións
A inhalación do po de sílice cristalina pode provocar silicose