Silicio: Elemento químico non metálico de número atómico 14

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.

Silicio
C     14 Si                                                                                                                                                                                                                                           Si Ge Aluminio ← Silicio → Fósforo Táboa periódica dos elementos
[[Ficheiro:{{{espectro}}}|300px|center]]
Liñas espectrais do Silicio
Información xeral
Nome, símbolo, número	Silicio, Si, 14
Serie química	Metaloide
Grupo, período, bloque	14, 3, p
Densidade	2330 kg/m3
Dureza	{{{dureza}}}
Aparencia	Gris escuro cun ton azul
N° CAS
N° EINECS
Propiedades atómicas
Masa atómica	28,084–28,086 u
Raio medio	110 pm
Raio atómico (calc)	111 pm
Raio covalente	111 pm
Raio de van der Waals	210 pm
Configuración electrónica	Ne3s² 3p²
Electróns por nivel de enerxía
Estado(s) de oxidación	4 (anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina	cúbica centrada nas caras
Propiedades físicas
Estado ordinario	sólido (non magnético)
Punto de fusión	1687 K
Punto de ebulición	3173 K
Punto de inflamabilidade	{{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización	384,22 kJ/mol
Entalpía de fusión	50,55 kJ/mol
Presión de vapor	4,77
Temperatura crítica	K
Presión crítica	Pa
Volume molar	m3/mol
Velocidade do son	m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling)	1,90
Calor específica	700 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica	2,52 x 10-4 S/m
Condutividade térmica	148 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización	786,5 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización	1577,1 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización	3231,6 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización	4355,5 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización	{{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización	{{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD MeV 28Si 92,23% estable con 14 neutróns 29Si 4,67% estable con 15 neutróns 30Si 3,1% estable con 16 neutróns 32Si sin 276 a β 0,224 32P
Unidades segundo o SI e en condicións normais de presión e temperatura, salvo indicación contraria.

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.

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.

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.

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.

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).

A inhalación do po de sílice cristalina pode provocar silicose

Wiki Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Silicio

Bibliografía

Ligazóns externas

• EnvironmentalChemistry.com - Silicio