Silicio
Silicio
La mejor manera de saber qué es el silicio es conocer sus características.
- Es un elemento químico con el símbolo Si y el número atómico 14.
- Es un sólido cristalino duro y quebradizo con un brillo metálico azul-grisáceo.
- Es un metaloide tetravalente y semiconductor.
- Forma parte del grupo 14 de la tabla periódica. El carbono está por encima de él y el germanio, el estaño y el plomo están por debajo.
- Es relativamente poco reactivo.
- Debido a su gran afinidad química con el oxígeno, Jöns Jakob Berzelius no pudo prepararlo y caracterizarlo en forma pura hasta 1823.
- Sus puntos de fusión y ebullición de 1414 °C y 3265 °C, respectivamente, son los segundos más altos entre todos los metaloides y no metales, sólo superados por el boro.
- Es el octavo elemento más común en el universo por su masa, pero muy raramente se presenta como elemento puro en la corteza terrestre. Su distribución más frecuente es en el polvo, las arenas, los planetoides y los planetas, como diversas formas de dióxido de silicio (sílice) o silicatos.
- Más del 90% de la corteza terrestre está compuesta por minerales de silicato, lo que convierte a este metal en el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre (alrededor del 28% en masa) después del oxígeno.
Cómo se utiliza comercialmente
La mayor parte del silicio se utiliza comercialmente sin separarlo, y a menudo con poco procesamiento de los minerales naturales. Este uso incluye la construcción industrial con arcillas, arena de sílice y piedra.
Los silicatos se utilizan en el cemento Portland para el mortero y el estuco, y se mezclan con arena de sílice y grava para hacer hormigón para pasarelas, cimientos y carreteras.
También se utilizan en la cerámica blanca, como la porcelana, y en el tradicional vidrio sodocálcico a base de cuarzo y en muchos otros vidrios especiales. Los compuestos de silicio, como el carburo de silicio, se utilizan como abrasivos y componentes cerámicos de alta resistencia.
Este elemento es la base de los polímeros sintéticos llamados siliconas, ampliamente utilizados.
El silicio elemental también tiene un gran impacto en la economía mundial moderna. La mayor parte del silicio libre se utiliza en las industrias de refinado de acero, fundición de aluminio y química fina (a menudo para producir sílice pirógena).
De forma aún más visible, la porción relativamente pequeña de silicio elemental muy purificado que se utiliza en la electrónica de los semiconductores (<10%) es esencial para los circuitos integrados: la mayoría de los ordenadores, los teléfonos móviles y la tecnología moderna dependen de él.
Es un elemento esencial en la biología, aunque los animales sólo requieren cantidades mínimas. Sin embargo, varias esponjas marinas y microorganismos, como las diatomeas y los radiolarios, segregan estructuras esqueléticas hechas de sílice. El sílice se deposita en muchos tejidos vegetales.
Aplicaciones del silicio
La mayor parte se utiliza industrialmente sin ser purificado y, de hecho, a menudo con relativamente poco procesamiento de su forma natural.
Como ya se ha mencionado, más del 90% de la corteza terrestre está compuesta por minerales de silicato, que son compuestos de silicio y oxígeno, a menudo con iones metálicos en los que los aniones de silicato con carga negativa requieren cationes para equilibrar la carga.
Muchos de ellos tienen usos comerciales directos, como las arcillas, la arena de sílice y la mayoría de los tipos de piedra de construcción.
Por lo tanto, la gran mayoría de los usos del silicio son compuestos estructurales, ya sea como minerales de silicato o como sílice (dióxido de silicio en bruto).
Antes hemos dicho que los silicatos se utilizan en la fabricación del cemento Portland (hecho principalmente de silicatos de calcio) que se utiliza en la construcción moderna de morteros y estucos, pero sobre todo, combinado con arena y grava silícea (que generalmente contiene minerales de silicato como el granito), para hacer el hormigón que es la base de la mayoría de los proyectos de construcción industrial más grandes del mundo moderno.
La sílice se utiliza para fabricar ladrillos refractarios, un tipo de cerámica. Los minerales de silicato también se encuentran en la cerámica blanca, una importante clase de productos que generalmente contienen varios tipos de minerales de arcilla cocida (filosilicatos de aluminio naturales).
Un ejemplo es la porcelana, que se basa en el mineral de silicato caolinita. El vidrio tradicional (vidrio sódico-cálcico a base de sílice) también funciona de muchas de las mismas maneras, y también se utiliza para ventanas y recipientes.
Otros usos
Además, se utilizan fibras de vidrio especiales a base de sílice para la fibra óptica, así como para producir fibra de vidrio para el soporte estructural y lana de vidrio para el aislamiento térmico.
Las siliconas se utilizan a menudo en tratamientos de impermeabilización, compuestos de moldeo, agentes desmoldantes, sellos mecánicos, grasas y ceras de alta temperatura y compuestos de calafateo.
La silicona también se utiliza a veces en implantes mamarios, lentes de contacto, explosivos y pirotecnia. Otros compuestos de silicio funcionan como abrasivos de alta tecnología y nuevas cerámicas de alta resistencia basadas en el carburo de silicio. El silicio es un componente de algunas superaleaciones.