Silicio para niños
El silicio es un elemento químico muy interesante, con el símbolo Si y el número atómico 14. Se encuentra en el grupo 14 de la tabla periódica de los elementos. Es un Metaloide, lo que significa que tiene propiedades intermedias entre los metales y los no metales.
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, ¡después del oxígeno! Esto significa que lo encontramos por todas partes. Puede aparecer de dos formas: como un polvo parduzco (llamado amorfo) o como cristales de color gris azulado con un brillo metálico.
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| Tabla completa • Tabla ampliada | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Información general | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Nombre, símbolo, número | Silicio, Si, 14 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie química | Metaloides | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Grupo, período, bloque | 14, 3, p | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Masa atómica | 28.085 u | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuración electrónica | [Ne] 3s2 3p2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dureza Mohs | 7 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electrones por nivel | 2, 8, 4 (imagen) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Apariencia | Gris oscuro azulado | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propiedades atómicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio medio | 120 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegatividad | 1.9 (escala de Pauling) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio atómico (calc) | 111 pm (radio de Bohr) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio covalente | 111 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radio de van der Waals | 210 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado(s) de oxidación | 4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Óxido | Anfótero | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1.ª energía de ionización | 786.5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2.ª energía de ionización | 1577.1 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3.ª energía de ionización | 3231.6 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 4.ª energía de ionización | 4355.5 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 5.ª energía de ionización | 16091 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 6.ª energía de ionización | 19805 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 7.ª energía de ionización | 23780 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 8.ª energía de ionización | 29287 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 9.ª energía de ionización | 33878 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 10.ª energía de ionización | 38726 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Líneas espectrales |
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| Propiedades físicas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estado ordinario | Sólido (no magnético) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densidad | 2330 kg/m3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de fusión | 1687 K (1414 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punto de ebullición | 3538 K (3265 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de vaporización | 384.22 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpía de fusión | 50.55 kJ/mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Presión de vapor | 4.77 Pa a 1683 K | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Varios | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristalina | cúbica simétrica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específico | 700 J/(kg·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad eléctrica | 4.35•10-4 S/m | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductividad térmica | 148 W/(m·K) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocidad del sonido | 8433 m/s a 293,15 K (20 °C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isótopos más estables | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Artículo principal: Isótopos del silicio | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Contenido
¿Qué es el Silicio y cómo se comporta?
El silicio tiene propiedades que están entre las del carbono y el germanio. Cuando está en forma de cristal, es muy duro y no se disuelve fácilmente. Tiene un brillo metálico y un color grisáceo.
Es un elemento bastante inerte, lo que significa que no reacciona fácilmente con otras sustancias. Resiste la acción de la mayoría de los ácidos. Sin embargo, sí reacciona con los halógenos y con algunas sustancias alcalinas diluidas. Una propiedad interesante es que el silicio deja pasar más del 95% de la radiación infrarroja.
¿Cómo se obtiene el Silicio?
El silicio se puede obtener como un polvo de color amarillo pardo o como cristales negros-grisáceos. Para conseguirlo, se calienta sílice (que es dióxido de silicio, SiO2) con un agente reductor, como el carbono o el magnesio, en un horno eléctrico.
El silicio cristalino es muy duro, con una dureza de 7 en la escala de Mohs. Esto es suficiente para rayar el vidrio. Su punto de fusión es de 1.411 °C y su punto de ebullición es de 2.355 °C. Su densidad es de 2.33 gramos por mililitro.
¿Cómo reacciona el Silicio?
El silicio se disuelve en ácido fluorhídrico, formando un gas llamado tetrafluoruro de silicio. También es afectado por los ácidos nítrico, clorhídrico y sulfúrico. Sin embargo, el dióxido de silicio que se forma en estas reacciones puede detenerlas.
Además, el silicio se disuelve en hidróxido de sodio, creando silicato de sodio y gas hidrógeno. A temperaturas normales, el aire no afecta al silicio. Pero si se calienta mucho, reacciona con el oxígeno y forma una capa de sílice que lo protege de seguir reaccionando. A altas temperaturas, también puede reaccionar con el nitrógeno y el cloro.
¿Dónde encontramos el Silicio en la naturaleza?
El silicio forma aproximadamente el 28% de la corteza terrestre. Nunca se encuentra solo, sino que siempre está combinado con otros elementos. Lo encontramos en forma de dióxido de silicio y en silicatos complejos.
Los minerales que contienen silicio representan casi el 40% de todos los minerales comunes. Esto incluye más del 90% de los minerales que forman las rocas volcánicas. La arena está hecha principalmente de dióxido de silicio. Minerales como el cuarzo y sus variedades (como la cornalina, el ónix y el jaspe) son formas cristalinas de silicio.
Las arcillas, el suelo y muchas rocas están compuestas principalmente por silicatos. Algunos ejemplos son los feldespatos y las micas. También se encuentra en piedras semipreciosas como el olivino y el granate.
¿Podría el Silicio ser la base de la vida?
El silicio y el carbono están en el mismo grupo de la tabla periódica. Ambos pueden formar cuatro enlaces con otros átomos. Esto ha llevado a algunos científicos a pensar si, en otros planetas, la vida podría basarse en el silicio en lugar de en el carbono. Es una idea interesante sobre cómo podría ser la vida en otros lugares del universo.
¿Para qué se usa el Silicio?
El silicio es un elemento muy importante en muchas industrias.
Usos en la Electrónica y la Tecnología
El silicio es un semiconductor, lo que significa que puede conducir la electricidad de una manera controlada. Por eso, es fundamental en la industria electrónica y microelectrónica. Se usa para fabricar:
- Obleas o chips: Son la base de los circuitos integrados que se encuentran en casi todos los dispositivos electrónicos.
- Transistores: Componentes clave en la electrónica moderna.
- Células solares: Convierten la luz del sol en electricidad.
Debido a su importancia en la electrónica, a una región de California donde se concentran muchas empresas de tecnología se le conoce como el Valle del Silicio.
Otros usos importantes del Silicio
- Construcción: El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un ingrediente principal del hormigón y los ladrillos. También se usa en la producción de cemento.
- Materiales resistentes: Se utiliza en cerámicas, vidriados y esmaltados porque es un material refractario (resiste altas temperaturas).
- Agricultura: Se usa como fertilizante para las plantas.
- Aleaciones: Se mezcla con otros metales para hacer aleaciones. Por ejemplo, en la industria del acero, se añade silicio para hacerlo más fuerte y resistente. El acero eléctrico, con silicio, se usa en transformadores eléctricos.
- Vidrio: Es un componente esencial para fabricar vidrio para ventanas y aislantes.
- Abrasivos: El carburo de silicio es un material muy duro que se usa para pulir y cortar.
- Láseres: Se emplea en algunos láseres.
- Siliconas: Las siliconas, que son compuestos de silicio, se usan en muchas cosas, desde selladores hasta lentes de contacto.
Silicio en la Industria Aeroespacial
En la industria aeroespacial, se busca mejorar los circuitos electrónicos para que sean más resistentes a la radiación en el espacio. Antes, se cubrían los dispositivos con plomo, pero esto los hacía muy pesados. Ahora, se investigan nuevas formas de usar el silicio para crear memorias satelitales que soporten la radiación, los cambios de temperatura y la baja presión. Por ejemplo, en Argentina, un grupo de investigadores trabaja en esto para los nanosatélites de la empresa Satellogic.
Silicio en la Energía Solar en Argentina
Desde 1976, Argentina ha trabajado en la energía solar. Han logrado desarrollar células solares de silicio cristalino con buena eficiencia. Incluso se construirá una planta en la provincia de San Juan para producir silicio solar, obleas y módulos solares.
Sílice y Silicatos en la Vida Diaria
La sílice y los silicatos son muy versátiles. Se usan para fabricar vidrio, barnices, esmaltes, cemento y porcelana.
- Sílice fundida: Es un tipo de vidrio muy resistente a los cambios de temperatura y a la mayoría de los productos químicos.
- Gel de sílice: Es una sustancia porosa que absorbe agua. Se usa como agente desecante para mantener las cosas secas.
- Silicato de sodio: También conocido como vidrio soluble, se usa como pegamento, para conservar alimentos y como relleno en jabones.
- Monóxido de silicio: Se usa para proteger materiales, formando una capa que se oxida a dióxido de silicio.
El silicio fue identificado por primera vez por el científico Antoine Lavoisier en 1787.
¿Cómo se purifica el Silicio?
Como el silicio no se encuentra puro en la naturaleza, es necesario purificarlo para usarlo en tecnología.
Métodos Físicos de Purificación
Estos métodos aprovechan que las impurezas se disuelven mejor en el silicio líquido.
- Fusión por zonas: Se funde un extremo de una barra de silicio y se mueve el calor lentamente. Las impurezas se concentran en la parte fundida, dejando el resto de la barra más pura. Este proceso se puede repetir varias veces.
Métodos Químicos de Purificación
Actualmente, se usan métodos químicos que purifican un compuesto de silicio y luego lo descomponen para obtener el silicio puro. Se usan compuestos como el triclorosilano o el silano.
- Proceso Siemens: Barras de silicio muy puras se exponen a un gas llamado triclorosilano a 1150 °C. El gas se descompone y deposita silicio adicional en la barra. El silicio obtenido es muy puro, con muy pocas impurezas.
- Proceso Czochralski: Una vez que se tiene el silicio ultrapuro, se usa este proceso para obtener un solo monocristal grande, que es esencial para la electrónica.
Silicio de Calidad Solar: Innovaciones
Hay muchas investigaciones para producir silicio de alta calidad para células solares de manera más eficiente y con menos energía.
- Reactor de lecho fluidizado: Se introduce un gas con silicio en un tubo con partículas de silicio. El silicio se deposita en las partículas, haciéndolas crecer. Este método usa menos energía y es continuo.
- Reactor de tubo: Similar al proceso Siemens, pero usa silano y temperaturas más bajas.
- Depósito de vapor a líquido: El silicio se deposita en forma líquida y luego se solidifica en pequeños gránulos. Es más rápido que otros métodos.
- Reducción con zinc: Se investiga un proceso que usa vapor de zinc para reducir el tetracloruro de silicio.
También se buscan alternativas metalúrgicas para purificar el silicio de forma más sencilla y con menos energía. Algunas empresas y universidades están logrando producir silicio de calidad solar con métodos que consumen mucha menos energía que los tradicionales.
Isótopos del Silicio
El silicio tiene nueve isótopos, que son átomos del mismo elemento con diferente número de neutrónes. Los más comunes son:
- Si-28: El más abundante, con un 92.23%.
- Si-29: Con un 4.67%.
- Si-30: Con un 3.1%.
Estos tres son estables. Existe un isótopo radioactivo llamado Si-32, que tiene una semivida de unos 132 años.
Precauciones con el Silicio
Inhalar polvo de sílice cristalina puede causar una enfermedad pulmonar llamada silicosis. Por eso, es importante tomar precauciones en los lugares donde se manipula este material.
Véase también
En inglés: Silicon Facts for Kids
- Aluzinc
- Cristal
- Silicio monocristalino
- Telururo de cadmio
- Batería de silicio-aire
- Silicio cristalino
