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SILICIO

Historia

El químico sueco Jöns Jakob Berzelius obtuvo en 1.823 silicio amorfo haciendo reaccionar tetrafluoruro de silicio con potasio fundido. Fue Sainte-Claire Deville en 1.854 quien preparó el silicio cristalino. El silicio a pesar de ser el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre no se encuentra libre en la naturaleza encontrándose en su mayor parte como silicatos y sílice (SiO2 ).

Su extendido uso en la fabricación de microprocesadores y componentes electrónicos ha dado el nombre de Sillicon Valley (Valle del Silicio) a una región californiana en la que abundan las plantas industriales dedicadas a la fabricación de estos elementos. El nombre deriva del latín silex que significa pedernal.

Abundancia

Es el segundo elemento más abundante en la naturaleza, después del oxígeno, constituyendo aproximadamente un 28% de la corteza terrestre. No se presenta en estado elemental, pero se encuentra en forma de dióxido de silicio y en forma de silicatos complejos. El silicio constituye aproximadamente un 40% de todos los minerales comunes, incluyendo más del 90% en las rocas ígneas.

El cuarzo mineral, variedades de cuarzo (tales como ónix, pedernal, y jaspe), y los minerales como la cristobalita son las formas en que se presenta en la naturaleza el silicio cristalizado. El dióxido de silicio es el principal constituyente de la arena. Silicatos como el de aluminio, calcio y magnesio son los constituyentes principales de arcillas, feldespatos, micas y de piedras semipreciosas como olivina, granate, circonita, topacio, y turmalina.

Estructura

Propiedades

El silicio amorfo es un polvo pardo, químicamente más activo que el silicio cristalino. La variedad cristalina, de color gris oscuro, tiene una estructura similar a la del diamante y es extremadamente duro (raya al vidrio). Ambas variedades tienen un punto de fusión cercano a los 1.500ºC. No se disuelve en los disolventes usuales pero puede hacerlo en metales como el plomo y la plata. Buena parte de los usos que tiene el silicio se derivan de su carácter semiconductor.

El silicio se combina a temperatura ordinaria con el flúor y a temperaturas más altas lo hace con el cloro, bromo, carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y boro. Con algunos metales forma siliciuros. Puede reducir a muchos óxidos metálicos y no metálicos. El silicio no es atacado por los ácidos nítrico, clorhídrico o sulfúrico, pero se disuelve en ácido fluorhídrico, formando el gas tetrafluoruro de silicio , SiF4. Se disuelve en el hidróxido de sodio, formando silicato de sodio y gas hidrógeno.

Preparación

Se produce por reducción de la sílice con carbón en un horno eléctrico:

SiO2 + 2C = Si + 2CO


El carácter semiconductor del silicio se consigue en la fase de refinado del silicio así obtenido. La sílice también puede reducirse con un reductor enérgico como el magnesio mediante una reacción similar a la anterior.

Usos

La resistividad eléctrica del silicio a la temperatura ordinaria es intermedia entre la de los metales y los aislantes y su conductividad puede controlarse agregando pequeñas cantidades de impurezas. La posibilidad para controlar las propiedades eléctricas del silicio, y su abundancia en la naturaleza, ha hecho posible el desarrollo y la aplicación difundida de transistores y dispositivos microelectrónicos, circuitos integrados y paneles fotovoltaicos.

Panel fotovoltáico


La sílice y los silicatos se usan en la fabricación de vidrios de borosilicato, cemento y porcelana. También se usa en la elaboración de lubricantes, repelentes de agua, barnices, abrasivos, pinturas, adhesivos y siliconas. El silicio se usa en la industria del acero como un constituyente de las aleaciones de acero al silicio. El acero ordinario contiene menos del 0,03% de silicio. El acero al silicio, que contiene del 2,5 al 4% de silicio, se usa para hacer los núcleos de los transformadores eléctricos porque esta aleación disminuye la histéresis magnética. Una aleación de acero, llamada durirón, que contiene un 15% de silicio, es duro, quebradizo, y tan resistente a la corrosión que se usa en equipos industriales que entran en contacto con agentes químicos corrosivos. El silicio se usa también como en aleación con el cobre y el bronce.