Silicio
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- Words: 1,098
- Pages: 14
Nombre: Silicio Símbolo: Si Número atómico: 14 Masa atómica (uma): 28,0855 Período: 3 Grupo: IVA (carbonoideos) Bloque: p (representativo) Valencias: +2, +4, -4
PROPIEDADES PERIÓDICAS Configuración electrónica: [Ne] 3s2 3p2 Radio atómico (Å): 1,32 Radio iónico (Å): 0,41 (+4) Radio covalente (Å): 1,11 Energía de ionización 786 (kJ/mol) Electronegatividad: 1,90 Afinidad electrónica (kJ/mol): 134
Densidad (g/cm3): 2,33 Color: gris con brillo metálico Punto de fusión (ºC): 1414 Punto de ebullición (ºC): 2680 Volumen atómico (cm3/mol): 12,06
Descubridor: Jöns Jacob Berzelius. Lugar de descubrimiento: Suecia. Año de descubrimiento: 1824.
Origen del nombre: El nombre "silicio" deriva del latín "silex" (pedernal). Este nombre proviene de que los compuestos de silicio eran de gran importancia en la prehistoria: las herramientas y las armas, hechas de pedernal, una de las variedades del dióxido de silicio, fueron los primeros utensilios del hombre.
Obtención: Aunque, previamente, Davy pensaba que la sílice no era un elemento, no pudo descomponerla. En 1824, Berzelius obtuvo silicio amorfo al hacer reaccionar tetrafluoruro de silicio sobre potasio fundido. Al lavar el producto con agua obtuvo un polvo pardo que era silicio amorfo. En 1854, Sainte-Claire Deville preparó silicio cristalino por electrólisis de un cloruro impuro de sodio y aluminio. El silicio estaba contenido en el aluminio en forma de escamas brillantes, al eliminar el aluminio por disolución quedó el silicio cristalino.
Mediante aluminotermia a partir de la sílice, óxido de silicio, y tratando el producto con ácido clorhídrico en el cual el silicio es insoluble. Reducción de sílice con carbono o carburo de calcio en un horno eléctrico con electrodos de carbono. Reducción de tetracloruro de silicio con hidrógeno (para obtenerlo de forma muy pura). El silicio hiperpuro se obtiene por reducción térmica de triclorosilano, HSiCl3, ultrapuro en atmósfera de hidrógeno y posterior fusión por zonas a vacío. Policristal de silicio
Los métodos químicos, usados actualmente, actúan sobre un compuesto de silicio que sea más fácil de purificar descomponiéndolo tras la purificación para obtener el silicio. Los compuestos comúnmente usados son el triclorosilano (HSiCl3), el tetracloruro de silicio (SiCl4) y el silano (SiH4). En el proceso Siemens, las barras de silicio de alta pureza se exponen a 1150 °C al triclorosilano, gas que se descompone depositando silicio adicional en la barra según la siguiente reacción: 2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4 El silicio producido por éste y otros métodos similares se denomina silicio policristalino y típicamente tiene una fracción de impurezas de 0,001 ppm o menor. El método Dupont consiste en hacer reaccionar tetracloruro de silicio a 950 °C con vapores de cinc muy puros: SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
El silicio es uno de los componentes principales de los aerolitos, una clase de meteoroides. Medido en peso el silicio representa más de la cuarta parte de la corteza terrestre y es el segundo elemento más abundante por detrás del oxígeno. El silicio no se encuentra en estado nativo; arena, cuarzo, amatista, ágata, pedernal, ópalo y jaspe son algunas de los minerales en los que aparece el óxido, mientras que formando silicatos se encuentra, entre otros, en el granito, feldespato, arcilla, y mica.
Barra de silicio de calidad solar. Hay tres niveles de pureza de silicio, designado de conformidad con el uso: Silicio metalúrgico (99% de pureza), identificado por MG-silicio (en inglés: metallurgical grade) Silicio de calidad solar (pureza 99,999% 9), llamado SOG-silicio (de grado solar), Silicio de calidad electrónica (pureza 99,999% 999 99), llamado EGsilicio (de grado electrónico). El silicio comercial se obtiene a partir de sílice de alta pureza en horno de arco eléctrico reduciendo el óxido con electrodos de carbono a temperatura superior a 3000 °C: SiO2 + C → Si + CO2 El silicio líquido se acumula en el fondo del horno de donde se extrae y se enfría. El silicio producido por este proceso se denomina metalúrgico y tiene una pureza superior al 99%. Para la construcción de dispositivos semiconductores es necesario un silicio de mayor pureza, silicio ultrapuro, que puede obtenerse por métodos físicos o químicos.
Utilizado para producir chips para ordenadores. Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico. El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fósforo o arsénico, aumentando su conductividad; se emplea para la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado sólido ampliamente empleados en electrónica. Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales. La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormigón; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas.
El metasilicato de sodio, Na2SiO3, es una sal empleada en detergentes para tamponar e impedir que la suciedad entre en el tejido: los iones metasilicatos, SiO3-2,se unen a las partículas de suciedad, dándoles carga negativa, lo que impide que se agreguen y formen partículas insolubles. Al acidificar el ortosilicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de sílice (sílica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografía y aislante térmico. La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales más baratos con excelentes propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas. El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios. Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables, implantes para cirugía estética, ...
La silicona es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio.
Los marcapasos, las válvulas cardíacas usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas, caderas),, implantes de testículo o mamarios.
El silicio cristalino irrita la piel y los ojos por contacto. Su inhalación causa irritación de los pulmones y de la membrana mucosa. La irritación de los ojos provoca lagrimeo y enrojecimiento. Enrojecimiento, formación de costras y picores son características de la inflamación cutánea. El cáncer de pulmón está asociado con exposiciones a silicio cristalino (especialmente cuarzo y cristobalita) en lugares de trabajo. En estudios realizados a mineros, trabajadores con tierra de diatomeas, trabajadores del granito, trabajadores de cerámica, trabajadores de ladrillos refractarios y otros trabajadores se ha documentado una relación exposición-respuesta.
El silicio cristalino puede afectar el sistema inmunitario, resultando en infecciones micobacterianas (tuberculosas y no tuberculosas) o fúngicas, especialmente en trabajadores con silicosis.
Nombre: Silicio Símbolo: Si Número atómico: 14 Masa atómica (uma): 28,0855 Período: 3 Grupo: IVA (carbonoideos) Bloque: p (representativo) Valencias: +2, +4, -4
PROPIEDADES PERIÓDICAS Configuración electrónica: [Ne] 3s2 3p2 Radio atómico (Å): 1,32 Radio iónico (Å): 0,41 (+4) Radio covalente (Å): 1,11 Energía de ionización 786 (kJ/mol) Electronegatividad: 1,90 Afinidad electrónica (kJ/mol): 134
Densidad (g/cm3): 2,33 Color: gris con brillo metálico Punto de fusión (ºC): 1414 Punto de ebullición (ºC): 2680 Volumen atómico (cm3/mol): 12,06
Descubridor: Jöns Jacob Berzelius. Lugar de descubrimiento: Suecia. Año de descubrimiento: 1824.
Origen del nombre: El nombre "silicio" deriva del latín "silex" (pedernal). Este nombre proviene de que los compuestos de silicio eran de gran importancia en la prehistoria: las herramientas y las armas, hechas de pedernal, una de las variedades del dióxido de silicio, fueron los primeros utensilios del hombre.
Obtención: Aunque, previamente, Davy pensaba que la sílice no era un elemento, no pudo descomponerla. En 1824, Berzelius obtuvo silicio amorfo al hacer reaccionar tetrafluoruro de silicio sobre potasio fundido. Al lavar el producto con agua obtuvo un polvo pardo que era silicio amorfo. En 1854, Sainte-Claire Deville preparó silicio cristalino por electrólisis de un cloruro impuro de sodio y aluminio. El silicio estaba contenido en el aluminio en forma de escamas brillantes, al eliminar el aluminio por disolución quedó el silicio cristalino.
Mediante aluminotermia a partir de la sílice, óxido de silicio, y tratando el producto con ácido clorhídrico en el cual el silicio es insoluble. Reducción de sílice con carbono o carburo de calcio en un horno eléctrico con electrodos de carbono. Reducción de tetracloruro de silicio con hidrógeno (para obtenerlo de forma muy pura). El silicio hiperpuro se obtiene por reducción térmica de triclorosilano, HSiCl3, ultrapuro en atmósfera de hidrógeno y posterior fusión por zonas a vacío. Policristal de silicio
Los métodos químicos, usados actualmente, actúan sobre un compuesto de silicio que sea más fácil de purificar descomponiéndolo tras la purificación para obtener el silicio. Los compuestos comúnmente usados son el triclorosilano (HSiCl3), el tetracloruro de silicio (SiCl4) y el silano (SiH4). En el proceso Siemens, las barras de silicio de alta pureza se exponen a 1150 °C al triclorosilano, gas que se descompone depositando silicio adicional en la barra según la siguiente reacción: 2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4 El silicio producido por éste y otros métodos similares se denomina silicio policristalino y típicamente tiene una fracción de impurezas de 0,001 ppm o menor. El método Dupont consiste en hacer reaccionar tetracloruro de silicio a 950 °C con vapores de cinc muy puros: SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
El silicio es uno de los componentes principales de los aerolitos, una clase de meteoroides. Medido en peso el silicio representa más de la cuarta parte de la corteza terrestre y es el segundo elemento más abundante por detrás del oxígeno. El silicio no se encuentra en estado nativo; arena, cuarzo, amatista, ágata, pedernal, ópalo y jaspe son algunas de los minerales en los que aparece el óxido, mientras que formando silicatos se encuentra, entre otros, en el granito, feldespato, arcilla, y mica.
Barra de silicio de calidad solar. Hay tres niveles de pureza de silicio, designado de conformidad con el uso: Silicio metalúrgico (99% de pureza), identificado por MG-silicio (en inglés: metallurgical grade) Silicio de calidad solar (pureza 99,999% 9), llamado SOG-silicio (de grado solar), Silicio de calidad electrónica (pureza 99,999% 999 99), llamado EGsilicio (de grado electrónico). El silicio comercial se obtiene a partir de sílice de alta pureza en horno de arco eléctrico reduciendo el óxido con electrodos de carbono a temperatura superior a 3000 °C: SiO2 + C → Si + CO2 El silicio líquido se acumula en el fondo del horno de donde se extrae y se enfría. El silicio producido por este proceso se denomina metalúrgico y tiene una pureza superior al 99%. Para la construcción de dispositivos semiconductores es necesario un silicio de mayor pureza, silicio ultrapuro, que puede obtenerse por métodos físicos o químicos.
Utilizado para producir chips para ordenadores. Las células fotovoltaicas para conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico. El silicio hiperpuro puede doparse con boro, galio, fósforo o arsénico, aumentando su conductividad; se emplea para la fabricación de transistores, rectificadores y otros dispositivos de estado sólido ampliamente empleados en electrónica. Se utiliza como integrante de aleaciones para dar mayor resistencia a aluminio, magnesio, cobre y otros metales. La arena y arcilla (silicatos) se usan para fabricar ladrillos y hormigón; son un material refractario que permite trabajar a altas temperaturas.
El metasilicato de sodio, Na2SiO3, es una sal empleada en detergentes para tamponar e impedir que la suciedad entre en el tejido: los iones metasilicatos, SiO3-2,se unen a las partículas de suciedad, dándoles carga negativa, lo que impide que se agreguen y formen partículas insolubles. Al acidificar el ortosilicato de silicio se obtiene un precipitado gelatinoso de sílice (sílica gel) que se emplea como agente desecante, soporte para catalizadores, cromatografía y aislante térmico. La sílice (arena) es el principal ingrediente del vidrio, uno de los materiales más baratos con excelentes propiedades mecánicas, ópticas, térmicas y eléctricas. El carburo de silicio se utiliza como abrasivo importante, para componentes refractarios. Las siliconas son derivados poliméricos del silicio. Se utilizan para juguetes, lubricantes, películas impermeables, implantes para cirugía estética, ...
La silicona es un polímero inodoro e incoloro hecho principalmente de silicio.
Los marcapasos, las válvulas cardíacas usan recubrimientos de silicona. Son también fabricados con silicona artefactos implantables como las articulaciones artificiales (rodillas, caderas),, implantes de testículo o mamarios.
El silicio cristalino irrita la piel y los ojos por contacto. Su inhalación causa irritación de los pulmones y de la membrana mucosa. La irritación de los ojos provoca lagrimeo y enrojecimiento. Enrojecimiento, formación de costras y picores son características de la inflamación cutánea. El cáncer de pulmón está asociado con exposiciones a silicio cristalino (especialmente cuarzo y cristobalita) en lugares de trabajo. En estudios realizados a mineros, trabajadores con tierra de diatomeas, trabajadores del granito, trabajadores de cerámica, trabajadores de ladrillos refractarios y otros trabajadores se ha documentado una relación exposición-respuesta.
El silicio cristalino puede afectar el sistema inmunitario, resultando en infecciones micobacterianas (tuberculosas y no tuberculosas) o fúngicas, especialmente en trabajadores con silicosis.
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