Silicio
Elemento fundamental en la industria electrónica y en la formación de rocas silicatadas.
Propiedades rápidas
Qué es el silicio
El silicio (Si) es el elemento número 14, un metaloide gris azulado y el segundo elemento más abundante de la corteza terrestre, tras el oxígeno. Como sílice y silicatos forma la arena, el cuarzo, el vidrio y el hormigón. Pero su gran protagonismo es electrónico: el silicio ultrapuro es la base de los chips y las células solares, tanto que da nombre a Silicon Valley.
Para qué sirve el silicio
Industria electrónica
El silicio se utiliza para fabricar semiconductores, que son la base de los microchips en ordenadores, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos. Su capacidad para controlar el flujo de electricidad lo hace ideal para esta aplicación.
Energía solar
Se emplea en la fabricación de células solares fotovoltaicas. El silicio cristalino es el material más común en los paneles solares, debido a su eficiencia en la conversión de luz solar en electricidad.
Construcción
El silicio es un componente clave del cemento y el vidrio. En forma de dióxido de silicio, se utiliza para fabricar vidrio resistente y duradero, esencial en la construcción moderna.
Biología
Aunque no es esencial para la vida humana, el silicio juega un papel en la estructura de tejidos de plantas y algunos organismos marinos, como las diatomeas, que utilizan sílice para formar sus esqueletos.
Industria química
Se utiliza en la producción de siliconas, que son polímeros empleados en una amplia gama de productos, desde lubricantes y selladores hasta implantes médicos y utensilios de cocina.
Datos del silicio
- Número atómico (Z)
- 14
- Masa atómica
- 28,085 u
- Punto de fusión
- 1414 °C
- Punto de ebullición
- 3265 °C
- Densidad
- 2,329 g/cm³
- Electronegatividad (Pauling)
- 1,9
- Radio atómico
- 111 pm
- Energía de 1ª ionización
- 786,5 kJ/mol
- Afinidad electrónica
- 134,1 kJ/mol
- Dureza (Mohs)
- 6,5
- Estructura cristalina
- cúbica diamante
- Color / aspecto
- gris-azulado metálico brillante
- Origen del nombre
- del latín «silex» (piedra de pedernal)
- Descubrimiento
- 1824 · Jöns Jacob Berzelius (Suecia)
Propiedades del silicio
Propiedades físicas
El silicio es un sólido cristalino de color gris metálico, con un brillo característico. Tiene una densidad de aproximadamente 2.33 g/cm³. Su punto de fusión es de 1414 °C y el de ebullición es de 3265 °C. Es un semiconductor, lo que significa que su conductividad eléctrica aumenta con la temperatura.
Propiedades químicas
El silicio es relativamente inerte a temperatura ambiente, pero reacciona con halógenos y álcalis. Sus estados de oxidación más comunes son +4 y -4. No reacciona con el oxígeno a temperatura ambiente, pero forma dióxido de silicio cuando se calienta. No es considerado peligroso en su forma elemental.
Configuración electrónica
La configuración electrónica abreviada del silicio es:
[Ne] 3s² 3p²
En notación desarrollada completa:
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p²
El silicio distribuye sus 14 electrones siguiendo las reglas de Aufbau, Hund y el principio de exclusión de Pauli. Los electrones del último nivel energético (los electrones de valencia) son los responsables de las propiedades químicas del elemento.
Estados de oxidación y valencias del silicio
| Estado | Ejemplo(s) | Frecuencia |
|---|---|---|
| −4 | SiH₄ (silano), Mg₂Si | secundario |
| +2 | SiO (raro) | raro |
| +4 | SiO₂ (sílice, cuarzo), SiCl₄, silicatos, vidrio | principal |
Si lo que necesitas es formular, en la página de las valencias del silicio está cada estado de oxidación con su ejemplo resuelto , la nomenclatura de cada uno y de dónde sale a partir de la configuración electrónica.
Historia del silicio
El silicio fue identificado por primera vez por Antoine Lavoisier en 1787, pero no fue aislado hasta 1824 por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius. Berzelius logró obtenerlo mediante la reducción de tetrafluoruro de silicio con potasio. El nombre 'silicio' proviene del latín 'silex' o 'silicis', que significa pedernal, reflejando su abundancia en la forma de sílice en la naturaleza. Su descubrimiento fue crucial para el desarrollo de la química moderna y la industria tecnológica.
Compuestos habituales
| Fórmula | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| SiO2 | Dióxido de silicio | Componente principal de la arena y el cuarzo, utilizado en la fabricación de vidrio y cemento. |
| SiC | Carburo de silicio | Material extremadamente duro, usado como abrasivo y en cerámicas de alta resistencia. |
| SiH4 | Silano | Gas utilizado en la producción de semiconductores y en la industria química. |
| SiCl4 | Tetracloruro de silicio | Intermedio en la producción de silicio puro y en la fabricación de fibras ópticas. |
Dónde se encuentra el silicio
El silicio es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, presente en aproximadamente el 27% de su composición. Se encuentra principalmente en forma de dióxido de silicio en minerales como el cuarzo, y en silicatos que forman la mayoría de las rocas. Aunque no se encuentra en estado libre en la naturaleza, es producido industrialmente a partir de sílice para diversas aplicaciones tecnológicas.
Isótopos del silicio
| Isótopo | Masa | Abundancia | Vida media |
|---|---|---|---|
| Si-28 | 27,97693 u | 92,223 % | estable |
| Si-29 | 28,97649 u | 4,685 % | estable |
| Si-30 | 29,97377 u | 3,092 % | estable |
| Si-32 | 31,97415 u | — | 153 años |
Curiosidades sobre el silicio
-
El silicio es el elemento principal en la arena, que es principalmente dióxido de silicio. Esta forma de silicio es fundamental en la fabricación de vidrio y cerámica.
-
A pesar de su importancia en la tecnología, el silicio no es un nutriente esencial para los humanos, aunque sí para algunas plantas y organismos marinos.
-
El término 'Valle del Silicio' se refiere a la región de California conocida por su alta concentración de empresas tecnológicas, destacando la importancia del silicio en la industria electrónica.
El silicio en la tabla periódica
- Tipo: metaloide.
- Grupo: grupo 14 (metaloides).
- Periodo: 3.
- Bloque: P (el último electrón se aloja en un orbital de tipo p).
- Valencia principal: +4.
Compara con el resto de metaloides o con los elementos del periodo 3.