Silicio,
de símbolo Si, es un
elemento semimetálico, el segundo elemento
más común en la Tierra después
del oxígeno. Su número atómico
es 14 y pertenece al grupo 14 de la tabla periódica.
Fue aislado por primera vez de sus compuestos
en 1823 por el químico sueco Jöns
Jakob Berzelius.
PROPIEDADES Y ESTADO NATURAL DEL SILICIO
Se
prepara en forma de polvo amorfo amarillo pardo
o de cristales negros-grisáceos. Se obtiene
calentando sílice, o dióxido de
silicio (SiO2), con un agente reductor, como
carbono o magnesio, en un horno eléctrico.
El silicio cristalino tiene una dureza de 7,
suficiente para rayar el vidrio, de dureza de
5 a 7. El silicio tiene un punto de fusión
de 1.410 °C, un punto de ebullición
de 2.355 °C y una densidad relativa de 2,33.
Su masa atómica es 28,086.
Se
disuelve en ácido fluorhídrico
formando el gas tetrafluoruro de silicio, SiF4
(véase Flúor), y es atacado por
los ácidos nítrico, clorhídrico
y sulfúrico, aunque el dióxido
de silicio formado inhibe la reacción.
También se disuelve en hidróxido
de sodio, formando silicato de sodio y gas hidrógeno.
A temperaturas ordinarias el silicio no es atacado
por el aire, pero a temperaturas elevadas reacciona
con el oxígeno formando una capa de sílice
que impide que continúe la reacción.
A altas temperaturas reacciona también
con nitrógeno y cloro formando nitruro
de silicio y cloruro de silicio respectivamente.
El
silicio constituye un 28% de la corteza terrestre.
No existe en estado libre, sino que se encuentra
en forma de dióxido de silicio y de silicatos
complejos. Los minerales que contienen silicio
constituyen cerca del 40% de todos los minerales
comunes, incluyendo más del 90% de los
minerales que forman rocas volcánicas.
El mineral cuarzo, sus variedades (cornalina,
crisoprasa, ónice, pedernal y jaspe)
y los minerales cristobalita y tridimita son
las formas cristalinas del silicio existentes
en la naturaleza. El dióxido de silicio
es el componente principal de la arena. Los
silicatos (en concreto los de aluminio, calcio
y magnesio) son los componentes principales
de las arcillas, el suelo y las rocas, en forma
de feldespatos, anfíboles, piroxenos,
micas y ceolitas, y de piedras semipreciosas
como el olivino, granate, zircón, topacio
y turmalina.
APLICACIONES
DEL SILICIO
Se
utiliza en la industria del acero como componente
de las aleaciones de silicio-acero. Para fabricar
el acero, se desoxida el acero fundido añadiéndole
pequeñas cantidades de silicio; el acero
común contiene menos de un 0,03% de silicio.
El acero de silicio, que contiene de 2,5 a 4%
de silicio, se usa para fabricar los núcleos
de los transformadores eléctricos, pues
la aleación presenta baja histéresis
(véase Magnetismo). Existe una aleación
de acero, el durirón, que contiene un
15% de silicio y es dura, frágil y resistente
a la corrosión; el durirón se
usa en los equipos industriales que están
en contacto con productos químicos corrosivos.
El silicio se utiliza también en las
aleaciones de cobre, como el bronce y el latón.
El
silicio es un semiconductor; su resistividad
a la corriente eléctrica a temperatura
ambiente varía entre la de los metales
y la de los aislantes. La conductividad del
silicio se puede controlar añadiendo
pequeñas cantidades de impurezas llamadas
dopantes. La capacidad de controlar las propiedades
eléctricas del silicio y su abundancia
en la naturaleza han posibilitado el desarrollo
y aplicación de los transistores y circuitos
integrados que se utilizan en la industria electrónica.
La
sílice y los silicatos se utilizan en
la fabricación de vidrio, barnices, esmaltes,
cemento y porcelana, y tienen importantes aplicaciones
individuales. La sílice fundida, que
es un vidrio que se obtiene fundiendo cuarzo
o hidrolizando tetracloruro de silicio, se caracteriza
por un bajo coeficiente de dilatación
y una alta resistencia a la mayoría de
los productos químicos. El gel de sílice
es una sustancia incolora, porosa y amorfa;
se prepara eliminando parte del agua de un precipitado
gelatinoso de ácido silícico,
SiO2·H2O, el cual se obtiene añadiendo
ácido clorhídrico a una disolución
de silicato de sodio. El gel de sílice
absorbe agua y otras sustancias y se usa como
agente desecante y decolorante.
El
silicato de sodio (Na2SiO3), también
llamado vidrio, es un silicato sintético
importante, sólido amorfo, incoloro y
soluble en agua, que funde a 1.088 °C. Se
obtiene haciendo reaccionar sílice (arena)
y carbonato de sodio a alta temperatura, o calentando
arena con hidróxido de sodio concentrado
a alta presión. La disolución
acuosa de silicato de sodio se utiliza para
conservar huevos; como sustituto de la cola
o pegamento para hacer cajas y otros contenedores;
para unir gemas artificiales; como agente incombustible,
y como relleno y adherente en jabones y limpiadores.
Otro compuesto de silicio importante es el carborundo,
un compuesto de silicio y carbono que se utiliza
como abrasivo.
El
monóxido de silicio, SiO, se usa para
proteger materiales, recubriéndolos de
forma que la superficie exterior se oxida al
dióxido, SiO2. Estas capas se aplican
también a los filtros de interferencias.
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