Silicio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pieza de oblea pulida y bloque de silicio puro. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Posición en la tabla periódica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Símbolo | sí | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
apellido | Silicio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Número atómico | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo | 14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Período | 3 e período | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cuadra | Bloque p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Familia de elementos | Metaloide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Ne ] 3 s 2 3 p 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electrones por nivel de energía | 2, 8, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas del elemento. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomica | 28.0855 ± 0.0003 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc) | 110 p . M. ( 111 p . M. ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 111 ± 2 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio de Van der Waals | 210 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de oxidación | +1, +2, +3, +4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad ( Pauling ) | 1,90 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Óxido | anfótero | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energías de ionización | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 1 re : 8.15168 eV | * 8 e : 303,54 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 2 e : 16,34584 eV | * 9 e : 351,12 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 3 E : 33,49302 eV | * 10 e : 401,37 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 4 º : 45,14181 eV | * 11 e : 476,36 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 5 º : 166 767 eV | * 12 e : 523,42 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 6 º : 205,27 eV | * 13 º : 2,437.63 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
* 7 º : 246,5 eV | * 14 º : 2673182 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
La mayoría de los isótopos estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Propiedades físicas corporales simples | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado ordinario | diamagnético sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otros alótropos | Silicene | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 2,33 g · cm -3 ( 25 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sistema de cristal | Diamante cúbico | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureza | 6,50 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Color | gris oscuro | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de fusión | 1414 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 3265 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de fusión | 50,55 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de vaporización | 384,22 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 12,06 × 10 -6 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 4,77 Pa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido | 8433 m · s -1 hasta 20 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor masivo |
700 J · kg -1 · K -1
ecuación:
27.19604 J · mol -1 · K -1 (líquido 1 411.9 a 3 231,5 ° C ) ecuación:
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Conductividad eléctrica | 2,52 × 10 -4 S · m -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band gap a 300 K | 1,12 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 148 W · m -1 · K -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Diverso | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100,028,300 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CE | 231-130-8 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Precauciones | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado en polvo :
Atención H228, P210, H228 : Sólido inflamable P210 : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar. |
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WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B4, B4 : Sólido inflamable Transporte de mercancías peligrosas: clase 4.1 Divulgación al 1,0% según criterios de clasificación |
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Transporte | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado en polvo :
1346 : POLVO DE SILICIO AMORFICO Clase: 4.1 Etiqueta: 4.1 : Sólidos inflamables, sustancias que reaccionan espontáneamente y sólidos explosivos insensibilizados Embalaje: Grupo de embalaje III : sustancias de bajo peligro. |
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Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
El silicio es el elemento químico de número atómico 14, de símbolo Si. Este metaloide tetravalente pertenece al Grupo 14 de la Tabla Periódica . Es el elemento más abundante en la corteza terrestre después del oxígeno , es decir, el 25,7% de su masa, pero comparativamente solo está presente en cantidades relativamente pequeñas en la materia que constituye los seres vivos. No existe en la naturaleza como un simple cuerpo , sino en forma de compuestos: en forma de dióxido de silicio (SiO 2 ), de origen biogénico (elaborado por un organismo vivo como diatomeas o radiolarios ), se encuentra en el en forma de sílice amorfa (en arena ), o de origen litogénico cuando se encuentra en forma de sílice mineral ( cuarzo , cristobalita , etc. ) u otros silicatos (en feldespatos , la caolinita ...).
En su forma amorfa, la sílice (SiO 2 ), generalmente derivada de la tierra de diatomeas , se ha utilizado durante mucho tiempo como componente esencial del vidrio . Tiene desde mediados XX XX siglo nuevos usos en electrónica ( transistor ), para la producción de materiales tales como siliconas, hacer que los paneles solares fotovoltaica y como biomineral, sílice amorfa está actualmente investigados por sus usos en la nanotecnología.
El nombre deriva del latín flint, silicĭs que significa guijarro o pedernal .
Posible confusión : en inglés, silicio designa silicio, silicona designa silicona y sílice designa sílice.
Hay tres isótopos naturales de silicio, todos estables : 28 Si (92,18%), 29 Si (4,71%) y 30 Si (3,12%). Hay también artificial, inestables isótopos : 25 Si, 26 de Si y 27 de Si que son beta + emisores , así como 31 Si a 34 de Si que son β - emisores .
El silicio es sólido bajo condiciones normales de temperatura y presión , con bajo 1 atm un punto de fusión de 1414 ° C y un punto de ebullición de 3265 ° C . Al igual que el agua, es más densa en estado líquido que en estado sólido, a diferencia de la mayoría de las otras sustancias. También es un buen conductor de calor ( conductividad térmica : 149 W m −1 K −1 ).
En forma cristalina , el silicio puro es gris con reflejos metálicos azulados. Como el germanio , es poco deformable y muy frágil. Como el carbono y el germanio, cristaliza en el sistema cúbico (estructura de diamante ). Los cristales de silicio son de color gris a negro, con forma de agujas o hexaedros . El silicio es un semiconductor , su conductividad eléctrica es mucho menor que la de los metales.
Hay otros dos alótropos de silicio: el silicene, donde los átomos de silicio están enlazados en cadenas, y el silicene, donde forman capas planas.
El silicio también existe en estado amorfo , en forma de polvo marrón oscuro.
El silicio se oxida muy rápidamente en el aire para formar una capa de sílice en la superficie, que aísla la muestra del oxígeno y la protege de una mayor oxidación ( pasivación ); esta capa de óxido puede eliminarse mediante ácido fluorhídrico HF o mediante abrasión térmica . Insoluble en agua excepto a alta temperatura, el silicio es atacado por el ácido fluorhídrico HF o por una mezcla de ácido fluorhídrico / ácido nítrico (HNO 3 ) dependiendo de la fase .
El silicio tiene una estructura similar a un diamante (como el germanio y la forma diamante del carbono ), con un parámetro de red de 0,543 071 0 nm .
Uno de los compuestos del silicio, el sílice (dióxido de silicio), ya era conocido en la Antigüedad y fue considerado como un elemento por los alquimistas y luego por los químicos. La fuerte resistencia de la sílice y sus múltiples compuestos (especialmente los silicatos ) a los agentes meteóricos explica su abundancia en minerales y que constituyen el elemento característico de las rocas más importantes (a excepción de los carbonatos ).
El silicio fue aislado por primera vez en 1823 por Jöns Jacob Berzelius . No fue hasta 1854 que Henri Sainte-Claire Deville obtuvo silicio cristalino.
La síntesis de siliconas también representa un uso significativo de silicio (alrededor del 40% del consumo). Estos polímeros de [(CH 3 ) 2 SiO] n se utilizan en selladores , grasas resistentes al agua o conductoras de calor, detergentes en polvo o champús acondicionadores, etc.
Las propiedades semiconductoras del silicio permitieron la creación de la segunda generación de transistores , luego circuitos integrados ("chips"). Sigue siendo uno de los elementos esenciales para la electrónica en la actualidad , en particular gracias a la capacidad tecnológica actual que permite obtener silicio puro a más del 99,999 99% ( tiro de Czochralski , zona de fusión flotante).
FotovoltaicaComo semiconductor , el silicio es también el principal elemento utilizado para la fabricación de células solares fotovoltaicas . Estos luego se ensamblan en paneles solares para la generación de electricidad.
El silicio tiene en su estado puro elevadas características mecánicas que lo hacen utilizado para la producción de piezas pequeñas destinadas a determinados micromecanismos e incluso para la fabricación de muelles espirales destinados a relojes mecánicos de alta gama.
Aleaciones de aluminio-silicioEl uso principal del silicio como cuerpo único es como elemento de aleación con aluminio . Las aleaciones de aluminio-silicio ( serie AS o 40000 según NF EN 1780-1, también llamadas "sialuminas") se utilizan para la producción de piezas moldeadas , en particular para automóviles (por ejemplo, llantas de aleación) y aeronáutica (por ejemplo, elementos de motores eléctricos de a bordo). Las aleaciones de aluminio y silicio representan aproximadamente el 55% del consumo mundial de silicio. La aleación más conocida es Alpax , cercana a la composición eutéctica (aprox. 13 % m Si).
Debido al rendimiento de los procesos de grabado y conformado con silicio, el silicio se utiliza para:
Además de las propiedades del silicio elemental, muchos compuestos de silicio tienen aplicaciones. Entre los más famosos:
El silicio 32 se puede utilizar para la datación radiométrica para determinar las edades del orden del siglo.
Después del oxígeno , es el elemento más abundante en la corteza terrestre .
El silicio en la Tierra se encuentra principalmente en forma mineral y, en particular, en forma de silicatos , que constituyen el 28% de la corteza terrestre . El silicio es, por ejemplo, un componente de la arena de sílice, resultado de la degradación de rocas como el granito .
El silicio se encuentra en ciertas moléculas orgánicas, como los silanos (metilsilanotrioles, dimetilsilanodiol), silatranos.
Las diatomeas y radiolarios presentes en el plancton que se encuentra al comienzo de la cadena alimentaria de los mares y océanos, participan en el ciclo biogeoquímico del silicio. Extraen sílice del agua de mar para formar su esqueleto exterior. El agua de mar es relativamente pobre en sílice, excepto en grandes profundidades (disolución de los esqueletos de diatomeas) y en las proximidades de los estuarios. Sube a la superficie solo gracias a las afloramientos ( surgencia ). Entonces hay una producción significativa de plancton. Pero la fuente más renovada de sílice en los océanos se disuelve en el agua de los ríos que desembocan en ellos, pero también en su limo. Fue arrancado de cordilleras y tierra atravesada por agua de manantiales, torrentes y ríos. También es en la desembocadura de los ríos donde encontramos más peces. Como se encuentran en lo más alto de la cadena alimentaria marina, debemos tener en cuenta que es porque allí encuentran plancton en cantidad. Por lo tanto, debemos preguntarnos acerca de las grandes cantidades de limo atrapadas en el fondo de las presas en las cuencas fluviales de todo el mundo. Esto bien podría afectar la población actual de peces en los océanos, que está en fuerte declive.
El cuerpo humano contiene alrededor de 7 g de silicio.
El silicio se encuentra asociado con glicosaminoglicanos y poliuronidas: condroitín sulfato, dermatán-sulfato, queratán-sulfato, heparán-sulfato y heparina. También participa en la síntesis de colágeno (de 3 a 6 átomos de Si por cadena alfa) y elastina . La aorta es el tejido que contiene la mayor parte junto con la piel y el timo . El nivel de silicio en estos tejidos disminuye con la edad en proporciones muy importantes: pérdida de alrededor del 80-90% (estudio en conejos) . La disminución de silicio en las paredes arteriales se correlaciona con la fragmentación de la elastina y la pérdida de su elasticidad. Cuanto más aterosclerótica es una arteria, menos sílice contiene y más rígida es .
Una dieta alta en colesterol causa aterosclerosis experimental en conejos. La administración de silicio orgánico evita la fragmentación de las fibras de elastina . Una tubería rígida conduce un flujo menos bien que una tubería flexible. Restaurar la elasticidad arterial (el cumplimiento) sin duda ayudaría a reducir la presión arterial alta.
El silicio participa en la unión del calcio (Ca) a nivel del esqueleto. El borde osteoide, el área donde se forma el hueso, tiene un pico de concentración de silicio que no se encuentra en el hueso maduro. El silicio potencia la acción del zinc (Zn) y el cobre (Cu).
El silicio participa en el funcionamiento del sistema inmunológico . El timo, que contiene cantidades importantes de él, es el órgano donde se “programan” los linfocitos T. También hay que señalar que los macrófagos tienen un gran apetito por él y reciclan la sílice localmente en exceso (pulmones por ejemplo). También participa en la síntesis de anticuerpos ( inmunoglobulinas ).
Para algunos, nuestra reserva de silicio disminuiría drásticamente con la edad. De hecho, hay sobre todo un cambio en la distribución del silicio en el cuerpo: algunos tejidos ven su ritmo descender drásticamente (piel, arterias, timo, cartílago, etc.), otros "se espolvorean" de forma significativa como el pulmones y los ganglios asociados a ellos debido a su gran riqueza en macrófagos. Si el equilibrio de silicio total en función de la edad pudiera equilibrarse en términos de cantidad, la disponibilidad efectiva para los metabolismos parece disminuir con la edad. Esto debe estar relacionado con la insuficiencia en la ingesta de alimentos y la progresiva deficiencia del organismo en moléculas orgánicas que contienen unidades “ene-diol” . Estos modifican la valencia del silicio y forman con él complejos hipervalentes (penta- o hexa-) de gran importancia biológica. Entre estas moléculas se encuentran los polifenoles (antioxidantes), ciertos neuromediadores resultantes del metabolismo de la tirosina (adrenalina, dopamina) o triptófano (serotonina, melatonina), y especialmente el ácido ascórbico (vitamina C). Por lo tanto, no es seguro que la ingesta diaria de alimentos esté cubierta en todos los segmentos de la población, en particular aquellos con mayores necesidades o deficiencias debido a una dieta no diversificada pobre en frutas y verduras y otros alimentos ricos en polifenoles. Antioxidantes (niños en crecimiento, mujeres embarazadas , ancianos) o personas con mayores necesidades. Así, los accidentes musculoesqueléticos son muy numerosos en deportistas (esguinces, tendinitis, esguinces, microfracturas, etc. ). Estos accidentes involucran estructuras anatómicas como el hueso donde el silicio es un factor primordial en su síntesis u otros, como tendones, ligamentos o músculos, que contienen grandes cantidades de silicio (elastina, colágeno). La aplicación externa de un gel que contiene complejos orgánicos a base de metilsilanotriol que atraviesan la barrera cutánea es de gran interés terapéutico .
En la naturaleza, el "silicio orgánico" se forma en la superficie del sílice bajo la acción de elementos ligados a las raíces de las plantas para que puedan asimilarlo. Ciertas plantas como la cola de caballo , el bambú, la ortiga , la avena que contienen cantidades significativas de silicio se utilizan ampliamente en la medicina herbal y la cosmetología (ortiga, avena). El secado imprudente de estas plantas niega algunos de los efectos beneficiosos debido a que la sílice se polimeriza . Otras plantas utilizadas en la alimentación humana como el arroz, el trigo, la manzana (pectina), etc. También contienen cantidades importantes, especialmente en la cáscara, de ahí la ventaja de consumir arroz o trigo integral. Algunas aguas minerales, el vino, especialmente la cerveza, también pueden considerarse fuentes notables. La AFSSA (Agencia Francesa para la Seguridad Alimentaria) no ha establecido la ingesta diaria recomendada de silicio. En general, se considera que las necesidades están cubiertas en gran medida por los alimentos, sin ningún estudio realmente serio que respalde esta afirmación.
El término "silicio orgánico" es apropiado cuando los químicos añaden uno (o más) átomos de carbono a un átomo de silicio, dando como resultado, por ejemplo, un monometilsilanotriol o un dimetilsilanodiol. La asociación controlada de una molécula orgánica apropiada (un salicilato por ejemplo) con el monometilsilanotriol forma un complejo dotado de interesantes propiedades, como la posibilidad de penetrar en profundidad el recubrimiento de la piel. Este tipo de complejo es muy utilizado en cosmetología como antiarrugas por efecto relleno y tensor intercelular. Esto se debe a una síntesis favorecida de colágeno y elastina . Para el silicio orgánico comercializado con el nombre G5, por ejemplo, es un silanol de fórmula CH3-Si (OH) 3.
Dicho complejo también se ha utilizado en terapia humana bajo el nombre de especialidad de Conjonctyl, con la indicación de isquemia circulatoria (cerebral, coronaria, mesentérica, extremidades), osteoporosis, mastodinia y mastosis, así como estados de astenia física y / o psicológico del anciano. Solo se ha retirado la Autorización de Comercialización ( AMM ) para estas indicaciones, por falta de que el laboratorio productor pueda producir evidencia clínica reciente, científicamente evaluada. Conjunctyl fue reautorizado recientemente como dispositivo médico mediante inyección intradérmica para rellenar depresiones cutáneas (arrugas, cicatrices).
Se ha mencionado la posibilidad de una forma de vida completamente diferente basada principalmente en silicio y no en carbono. Esto podría basarse en el hecho de que el silicio no solo es tetravalente como el carbono, sino que es capaz de formar complejos cargados y estables de cinco y seis coordenadas. Estos podrían tener propiedades catalíticas interesantes que han sido poco exploradas en hipótesis exobiológicas .
Sin embargo, cabe señalar la extrema dificultad del silicio para formar múltiples enlaces que son necesarios para el funcionamiento de los intercambios en la célula. Los ejemplos de moléculas de silicio que tienen múltiples enlaces o valencias distintas de IV son posibles solo con sustituyentes particularmente complejos. En algún momento Se llevó a cabo una investigación De medicamentos que contenían silicio y finalmente no aportó ningún beneficio .
Algunos científicos Creen que tienen que concluir negativamente a este tipo de proposición. Según ellos, el silicio solo participaría poco en las reacciones biológicas, sino que serviría de soporte (envolturas, esqueletos, geles). Sin embargo, se encuentra que el silicio está estrechamente asociado con el ADN , por lo tanto dentro del núcleo de las células, para una función que aún no se ha identificado. También hay una enzima en la pared de las mitocondrias que participa en el transporte de silicio dentro de ellas y podría estar asociada con el ciclo de Krebs .
Finalmente, los argumentos definitivos que pueden cuestionar la posibilidad de la existencia de una forma de vida basada en el silicio son, por un lado, la abundancia relativa de carbono en el universo, que es mucho mayor que la del silicio y 'por otro lado , la inercia química de la sílice SiO 2 , sólida, en comparación con la labilidad del dióxido de carbono CO 2 , gaseoso.
La hipótesis de una vida basada en el silicio aparece en un episodio de Star Trek (TOS, The Mines of Horta ) y en una novela de Philip K. Dick , Nick and the Glimmung.
El silicio no existe naturalmente en estado libre en la Tierra , pero es muy abundante en forma de óxidos, por ejemplo sílice o silicatos . El silicio se extrae de su óxido mediante procesos metalúrgicos y su nivel de pureza depende de su uso final.
Hay tres niveles de pureza del silicio, designados según el uso:
Para obtener silicio libre (a veces llamado incorrectamente "silicio metálico" para distinguirlo del ferrosilicio ), debe reducirse; industrialmente, esta reducción se efectúa mediante electrometalurgia , en un horno de arco eléctrico abierto cuya potencia puede llegar hasta unos 35 MW . La reacción general en principio es una reacción carbotérmica :
SiO 2+ C ⟶ Si + CO 2.La realidad es más compleja, con reacciones intermedias que conducen, por ejemplo, a la formación de carburo de silicio SiC, monóxido de silicio SiO (inestable).
En la práctica, el silicio se introduce en forma de trozos de sílice (guijarros o trozos de veta de cuarzo ), mezclados con agentes reductores como madera, carbón vegetal , carbón , coque de petróleo. Teniendo en cuenta los requisitos de pureza de las aplicaciones finales, la sílice debe ser relativamente pura (bajo contenido de óxido de hierro en particular) y los agentes reductores deben elegirse cuidadosamente (carbón lavado, por ejemplo).
La mezcla se vierte en un crisol de varios metros de diámetro, donde se sumergen electrodos cilíndricos de carbono (tres con mayor frecuencia) que proporcionan energía eléctrica y permiten alcanzar las altísimas temperaturas requeridas para las reacciones deseadas (alrededor de 3000 ° C en la región de el arco eléctrico , en la punta de los electrodos).
El silicio obtenido se recoge en "bolsillos", en estado líquido , gracias a unos orificios realizados en el crisol: los orificios para grifería. La fundición de silicio, a diferencia del ferrosilicio, es una fundición continua.
Luego se refina en estas bolsas, inyectando aire y oxígeno para oxidar el aluminio y el calcio .
Luego se separa de la " escoria " ( óxidos producidos durante las distintas etapas del proceso y transportados junto con el silicio) antes de solidificarse:
Las reacciones intermedias que conducen a la reducción del silicio también producen un polvo muy fino de sílice amorfa , que es arrastrado por los gases calientes (principalmente aire y dióxido de carbono ) emitidos por el horno; en las instalaciones modernas, estos gases se filtran para recoger este polvo de sílice amorfo, que se utiliza como aditivo en el hormigón de alto rendimiento.
Dependiendo de las aplicaciones, el silicio se utiliza en forma de piezas (producción de aleaciones de aluminio-silicio) o en forma de polvo obtenido por molienda (producción de siliconas).
El silicio para electrónica se obtiene a partir del silicio electrometalúrgico, pero requiere un paso químico (purificación realizada sobre silanos) luego un conjunto de purificaciones físicas, antes de extraer los monocristales.
La operación se realiza utilizando triclorosilano (SiHCl 3 ), o tetracloruro de silicio (SiCl 4 ), o tetrayoduro de silicio (SiI 4 ), etc. Por ejemplo, mediante el ataque de cobre siliciuro a 300 ° C. con ácido clorhídrico, se forma triclorosilano; este cuerpo se purifica mediante una destilación muy completa; luego se descompone a 950 ° C en presencia de hidrógeno ; Se obtienen bloques compactos de silicio muy puro (proceso de Pechiney ).
Preparación del monocristalSe desea obtener monocristales de tipo N; sin embargo, el silicio obtenido químicamente contiene siempre algunas trazas de boro y es del tipo P; por tanto, se cristaliza y se transforma en un semiconductor tipo N.
PrincipioEn un crisol de cuarzo se coloca una cantidad de silicio que corresponde sustancialmente al peso del monocristal a obtener; se añade el donante de electrones; ninguna impureza debe perturbar la cristalización ; por lo tanto, la operación debe realizarse en un recinto herméticamente cerrado, de limpieza "quirúrgica" y en atmósfera neutra o al vacío.
ProducciónAlrededor del recinto aislante de cuarzo se coloca el inductor de un generador de alta frecuencia que permite llevar la mezcla a la temperatura de fusión del controlador de pistola Si , o 1500 ° C aproximadamente. Cuando se completa la fusión, puede comenzar la operación de cristalización ; para ello, un sistema mecánico de precisión presenta la semilla monocristalina en contacto con el baño, luego la levanta verticalmente, muy lentamente, dándole una rotación muy lenta que ayuda a la homogeneización. El germen arrastra el silicio que luego se retira de la acción de la inducción de HF; Por tanto, el Si se enfría y cristaliza según el orden fijado por la semilla.
La operación es muy delicada; la velocidad de elevación debe ser constante para no perturbar la formación del cristal; la temperatura del baño también debe ser constante, dentro de 0,1 ° C (y esto alrededor de 1500 ° C ). La homogeneización, ayudada por los dos movimientos de elevación y rotación, es fundamental; de hecho, a medida que avanza la operación, el baño ve aumentar su concentración de impurezas porque estas últimas tienen más afinidad por la fase líquida que por la fase sólida.
El monocristal obtenido tiene la forma de un cilindro más o menos regular, de hasta 30 cm de diámetro; se corta por ambos extremos: la cabeza, que es muy pura, servirá de germen para una operación posterior; el fondo, que puede no ser lo suficientemente puro, es rechazado.
Preparación de barquillos ( barquillos )Debido al altísimo precio del silicio monocristalino, evita la pérdida de material durante la preparación de obleas ( obleas ) . Al ser el cristal muy frágil, es necesario evitar cualquier constreñimiento que pudiera deformarlos o romperlos. Además, el estado de la superficie de las obleas debe ser lo más perfecto posible y el tratamiento no debe "contaminar" el monocristal.
CorteEl silicio se corta en obleas ( obleas ) de 0,2 a 0,3 mm de espesor utilizando una sierra circular de diamante de alta precisión. El trabajo se realiza en agua para evitar el calentamiento y la contaminación. Siendo importante el residuo, el lodo se filtra y el polvo de silicio se recupera y se vuelve a utilizar.
Lamiendo carasSu finalidad es eliminar las irregularidades superficiales provocadas por los granos de polvo de diamante durante el corte; se realiza con polvo de carburo de silicio . Después del lapeado mecánico, el lapeado químico elimina las últimas irregularidades de la capa superficial que puedan haber sido contaminadas. Para ello se utilizan baños ácidos ( ácido fluorhídrico y nítrico ); luego las obleas se enjuagan a fondo y se secan. Este ataque químico se puede reemplazar o complementar con un pulido electrolítico .
Cortar los pelletsSe cortan obleas ( obleas ) en un gran número de pellets, con precisión, siendo el ancho de la línea de corte lo más bajo posible ( 0,125 a 0,15 mm ). Las rebabas de corte se eliminan luego mediante ataque químico seguido de enjuague.
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3 | N / A | Mg | Alabama | sí | PAG | S | Cl | Arkansas | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Eso | Carolina del Sur | Ti | V | Cr | Minnesota | Fe | Co | O | Cu | Zn | Georgia | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nótese bien | Mes | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | En | Sn | Sb | Tú | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Licenciado en Letras | La | Esto | Pr | Dakota del Norte | Pm | Sm | Tenido | Di-s | Tuberculosis | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Leer | Hf | Tu | W | Re | Hueso | Ir | Pt | A | Hg | Tl | Pb | Bi | Correos | A | Rn | |
7 | P. | Real academia de bellas artes | C.A | Th | Pensilvania | U | Notario público | Podría | Soy | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Maryland | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Monte | Ds | Rg | Cn | Nueva Hampshire | Florida | Mc | Lv | Ts | Og | |
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