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alluminio - silicio - fosforo C Si Ge
Generale
Nome, Simbolo, N° Atomico			Silicio, Si, 14
Serie chimica			metalloidi
Gruppo, Periodo, Blocco			14 (IVA), 3, p
Densità, Durezza			2330 kg/m3, 6,5
Colore			grigio scuro con riflessi bluastri
Proprietà atomiche
Peso atomico			28,0855 amu
Raggio atomico			110 pm
Raggio covalente			210 pm
Raggio di van der Waals			118 pm
Configurazione elettronica			Ne3s23p2
e- per livello energetico			2, 8, 4
Stato di ossidazione			4 (amfoterico)
Struttura cristallina			Cubica a facce centrate con base: , Parametro reticolare: 5.609Å
Proprietà fisiche
Stato di aggregazione			solido (nonmagnetico)
Punto di fusione			1687 K (1413,85 °C)
Punto di ebollizione			3173 K (2899,85 °C)
Volume molare			Template:12,06 cm3/mol
Calore di vaporizzazione			384,22 kJ/mol
Calore di fusione			50,55 kJ/mol
Pressione del vapore			4,77 Pa a 1683 K
Velocità del suono			n.d.
Varie
Elettronegatività			1,90
Capacità calorica specifica			700 J/(kg*K)
Conducibilità elettrica			2,52 × 10-4/m ohm
Conducibilità termica			148 W/(m*K)
Energia di prima ionizzazione			786,5 kJ/mol
Energia di seconda ionizzazione			1577,1 kJ/mol
Energia di terza ionizzazione			3231,6 kJ/mol
Energia di quarta ionizzazione			4355,5 kJ/mol
Energia di quinta ionizzazione			16.091 kJ/mol
Energia di sesta ionizzazione			19.805 kJ/mol
Energia di settima ionizzazione			23.780 kJ/mol
Energia di ottava ionizzazione			29.287 kJ/mol
Nona energia di ionizzazione			33.878 kJ/mol
Decima energia di ionizzazione			38.726 kJ/mol
Isotopi stabili
iso	NA	TD	DM	DE	DP
28Si	92,23%	Si è stabile con 14 neutroni
29Si	4,67%	Si è stabile con 15 neutroni
30Si	3,1%	Si è stabile con 16 neutroni
32Si	sintetico	276 anni	β-	0,224	32P
iso = isotopo NA = abbondanza in natura TD = tempo di dimezzamento DM = modalità di decadimento DE = energia di decadimento in MeV DP = prodotto del decadimento

Il silicio è l'elemento chimico della tavola periodica degli elementi che ha come simbolo Si e come numero atomico il 14. Un metalloide tetravalente, il Silicio è meno reattivo del suo analogo chimico, il carbonio. È il secondo elemento per abbondanza nella crosta terrestre dopo l'ossigeno, componendone il 25,7% del peso. Si trova in argilla, feldspato, granito, quarzo e sabbia, principalmente in forma di biossido di silicio, silicati e alluminosilicati (composti contenenti silicio, ossigeno e metalli). Il silicio è il componente principale di vetro, cemento, semiconduttori, ceramica e silicone.

Caratteristiche [modifica]

Nella sua forma cristallina, il silicio ha colore grigio e una lucidità metallica. Anche se è un elemento relativamente inerte, reagisce con gli alogeni e gli alcali diluiti, ma la maggior parte degli acidi (eccetto l'acido fluoridrico) non lo intaccano.

Il silicio elementare trasmette più del 95% di tutte le lunghezze d'onda della luce infrarossa.

Il silicio è alla base di tutti i silicati, minerali formati da silicio e ossigeno più altri elementi in forma ionica. I silicati sono contenuti nei magmi e per la struttura tetraedica della silice, il magma diventa più vischioso, e capace di trattenere maggiori quantità di gas. In base al contenuto di silice si determina l'acidità di un magma e delle rocce dal quale derivano. Se è poco presente il magma si dirà basico.

Applicazioni [modifica]

Il silicio è un elemento molto utile, ed è vitale per molte industrie. Il diossido di silicio in forma di sabbia e argilla è un importante ingrediente del cemento e dei mattoni, ed è molto importante per la vita animale e vegetale. Le diatomee estraggono la silice dall'acqua per costruire i muri protettivi delle loro cellule; gli equiseti lo concentrano nel fusto della pianta usandolo per conferirgli robustezza e notevole resistenza alla masticazione, per scoraggiare gli erbivori. Altri usi:

• È un materiale refrattario usato nella produzione di materiali ad alte temperature, e i suoi silicati sono impiegati nella fabbricazione di smalti e terraglie.
• Il silicio è un importante costituente di alcuni tipi di acciaio; il suo limite di concentrazione è del 5%, in quanto oltre si ha un notevole abbassamento della resilienza a causa del suo potenziale di accrescimento della grana cristallina. Rende inoltre possibile far separare grafite negli acciai anche già a partire da concentrazioni di carbonio maggiori di 0,50%. Si segnala la sua presenza (1-2%) negli acciai per molle, dove accresce il limite elastico, avvicinandolo a quello di rottura, e favorisce la temprabilità.
• La silice della sabbia è un componente principale del vetro.
• Il carburo di silicio, chiamato anche carborundum, è uno dei più importanti abrasivi.
• Il silicio ultrapuro è un semiconduttore intrinseco (o puro) e può essere drogato con arsenico, fosforo, gallio o boro per renderlo più conduttivo e utilizzarlo in transistor, pannelli solari o celle solari (solar cells) , e altre apparecchiature a semiconduttori, che sono utilizzate in elettronica e altre applicazioni ad alta tecnologia. Esistono due tipi di drograggio legati al silicio che permettono di dare eccesso di elettroni alla banda di conduzione (semiconduttore di tipo n) o lacune di elettroni alla banda di valenza (semiconduttore di tipo p).
• Il silicio può essere usato nei laser per produrre luce coerente con una lunghezza d'onda di 4560 angstrom.
• I siliconi sono composti flessibili contenenti legami silicio-ossigeno o silicio-carbonio; sono ampiamente usati in forma di gel per impianti artificiali del seno e per le lenti a contatto.
• Il silicio idrogenato amorfo si è mostrato promettente per la produzione di celle solari e apparati elettronici a basso costo.
• La silice è uno dei principali ingredienti dei mattoni a causa della sua bassa attività chimica.

Storia [modifica]

Il silicio (dal latino silex, silicis che significa selce) venne identificato per la prima volta da Antoine Lavoisier nel 1787, e venne successivamente scambiato per un composto da Humphry Davy nel 1800. Nel 1811 Gay Lussac e Thenard probabilmente prepararono del silicio amorfo impuro attraverso il riscaldamento di potassio con tetrafluoruro di silicio. Nel 1824 Berzelius preparò del silicio amorfo usando all'incirca lo stesso metodo di Lussac. Berzelius inoltre purificò il prodotto attraverso successivi lavaggi.

Disponibilità [modifica]

Il silicio è il principale componente degli aeroliti, che sono una classe di meteoroidi nonché della tectite, che è una forma naturale di vetro.

Calcolando in base al peso, il silicio compone il 25,7% della crosta terrestre e dopo l'ossigeno è il secondo elemento più abbondante sul pianeta. Il silicio elementare non si trova in natura, appare in genere come ossido (ametista, agata, quarzo, rocce cristalline, selce, diaspro, opale) e silicati (Granito, amianto, feldspato, argilla, hornblenda, mica e altri).

Produzione [modifica]

Il silicio viene preparato commercialmente tramite riscaldamento di silice ad elevato grado di purezza, in una fornace elettrica usando elettrodi di carbonio. A temperature superiori a 1900°C, il carbonio riduce la silice in silicio secondo l'equazione chimica

SiO₂ + C → Si + CO₂

Il silicio liquido si raccoglie in fondo alla fornace, e viene quindi prelevato e raffreddato. Il silicio prodotto tramite questo processo viene chiamato silicio di grado metallurgico(MGS) ed è puro al 98%. Per raggiungere gradi di purezza superiori necessari ad esempio per realizzare dispositivi elettronici a semiconduttore, è necessario praticare un ulteriore purificazione ad esempio con il metodo Siemens. Nel 2006, il silicio di grado metallurgico costava circa 2,23 $/kg.

Purificazione [modifica]

L'uso del silicio nei semiconduttori richiede una purezza più elevata di quella fornita dal silicio di grado metallurgico. Storicamente sono stati usati un numero di metodi diversi per produrre silicio ad alta purezza.

Metodi fisici [modifica]

Sbarra monocristallina di Silicio

Le prime tecniche di purificazione del silicio erano basate sul fatto che quando il silicio viene fuso e risolidificato, l'ultima parte di silicio che solidifica contiene la maggior parte delle impurezze. Il primissimo sistema di purificazione, descritto nel 1919 e usato su scala limitata per la fabbricazione di componenti dei radar durante la seconda guerra mondiale, richiedeva la polverizzazione del silicio di grado metallurgico e la sua parziale dissoluzione in acido. Quando veniva polverizzato, il silicio si spezzava in modo che le zone più deboli e ricche di impurità restassero all'esterno del risultante grano di silicio. come risultato, il silicio ricco di impurità era il primo a disciogliersi quando trattato con l'acido, lasciando un prodotto più puro.

Nella fusione a zona, il primo metodo di purificazione del silicio ad essere utilizzato su scala industriale, sbarre di silicio di grado metallurgico venivano riscaldate partendo da una delle sue estremità, fino a quando questa iniziava a fondersi. Il riscaldatore quindi veniva lentamente spostato lungo la sbarra mantenendo una piccola porzione fusa mentre il silicio si raffreddava e risolidificava dietro di essa. Poiché la maggior parte delle impurità tendeva a rimanere nella parte fusa piuttosto che risolidificarsi, alla fine del processo queste si erano spostate nell'ultima parte della sbarra ad essere fusa. Questa estremità veniva quindi tagliata e gettata, ripetendo il processo se una purezza più elevata era necessaria.

Metodi chimici [modifica]

Oggigiorno il silicio viene purificato convertendolo in un composto che può essere purificato più facilmente del silicio stesso, e quindi convertito di nuovo in silicio puro. Il triclorosilano è il composto di silicio più comunemente usato in questo processo, anche se a volte si utilizzano anche il tetracloruro di silicio e il silano. Questi composti, liquidi o gassosi, vengono purificati per distillazione frazionata fino ad ottenere una miscela di composti di solo silicio. Dopodiché questi gas vengono soffiati sopra a del silicio ad alta temperatura e si decompongono, depositando silicio policristallino ad alta purezza.

Nel processo Siemens, sbarre di silicio ultrapuro sono esposte al triclorosilano a 1150°C; il gas di triclorosilano si decompone e deposita dell'altro silicio sulla sbarra, allargandola secondo la reazione chimica

2 HSiCl₃ → Si + 2 HCl + SiCl₄

Il silicio prodotto da questo e da processi simili viene chiamato silicio policristallino. Il silicio policristallino ha un livello di impurità pari a 1 parte per miliardo o inferiore.

A un certo punto, la DuPont produsse silicio ultrapuro facendo reagire il tetracloruro di silicio con vapori di zinco ad alta purezza a 950°C, producendo silicio secondo la formula

SiCl₄ + 2 Zn → Si + 2 ZnCl₂

Comunque questa tecnica era afflitta da problemi pratici (come il cloruro di zinco, un sottoprodotto, che si solidificava bloccando le linee) e venne abbandonata a favore del processo Siemens.

Cristallizzazione [modifica]

Il processo Czochralski viene spesso usato per creare cristalli singoli di silicio ad alta purezza, che vengono impiegati nei semiconduttori a stato solido.

Isotopi [modifica]

Il silicio ha nove isotopi, con peso atomico che varia tra 25 e 33. Il ²⁸Si (l'isotopo più abbondante, con il 92.23%), il ²⁹Si (4.67%), e il ³⁰Si (3.1%) sono stabili; il ³²Si è un isotopo radioattivo prodotto dal decadimento dell'argon. La sua emivita, dopo un lungo dibattito, è stata determinata in circa 276 anni, e decade per emissione beta in ³²P (che ha emivita di 14,28 anni) e quindi in ³²S.

Precauzioni [modifica]

Una seria malattia dei polmoni chiamata silicosi è molto frequente tra i minatori, i tagliatori di pietre e altri lavoratori che sono impegnati in lavori dove polvere di silicio viene inalata in grandi quantità.

La Silicon Valley [modifica]

Poiché il silicio è un importante elemento dei semiconduttori e di tutta l'industria elettronica, la regione di Silicon Valley in California, nota per le numerose aziende di informatica ed elettronica, prende il suo nome da questo elemento (Silicon in inglese).

Curiosità [modifica]

Spesso i traduttori traducono la parola inglese silicon (che significa appunto silicio) con silicone, a causa della somiglianza dei due vocaboli. Capita quindi spesso di trovare diciture come chip di silicone che derivano da questa errata traduzione.

Voci correlate [modifica]

• Commons contiene file multimediali su Silicio

In riferimento alle applicazioni in elettronica:

• Semiconduttore
• Drogaggio
• Germanio

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	Kolefni
Ál	Kísill	Fosfór
	German
Útlit Efnatákn Si Sætistala 14 Efnaflokkur Málmungur Eðlismassi 2330,0 kg/m³ Harka 6,5 Atómmassi 28,0855 g/mól Bræðslumark 1687,0 K Suðumark 3173,0 K Efnisástand (við staðalaðstæður) Fast efni (ósegulmagnað) Lotukerfið

Kísill er frumefni með efnatáknið Si og er númer fjórtán í lotukerfinu. Fjórgildur málmungur, kísill er ekki jafn hvarfgjarn og efnafræðileg hliðstæða þess, kolefni. Kísill er annað algengasta frumefnið í jarðskorpunni sem að samanstendur af 25,7% kísil ef mælt er eftir þyngd. Það finnst í leir, feldspati, kvars og sandi, þá aðallega í formi kísiltvíoxíðs (þekkt einnig sem kísl) eða sílikata (efnasambönd sem að innihalda kísil, súrefni og málma). Kísill er aðaluppistaða glers, sements, postulíns, flestra hálfleiðara, og silíkona (plastefni).

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Főbb kémiai reakciói:

Hidrogénnel alkotott vegyületei a folyékony halmazállapotú szilán (SiH4), mely öngyulladásra képes és a diszilán (SiH6) kivételével gáz halmazállapotúak (pl.: Si6H14 hexaszilán). Halogénekkel csak magas hőmérsékleten reagál (SiX4), kivéve a fluort. Oxigénnel reagálva 600 °C felett szilícium-dioxid , nitrogénnel 1400 °C felett nitrid, szénnel 2000 °C felett karbid keletkezik. Fémekkel szilicidet alkot. Vízzel és savval nem reagál, de a lúgokban jól oldódik. Berzelius szilícium-dioxid és magnézium segítségével állította elő az elemi Si-t: SiO₂ + 2 Mg = 2 MgO + Si

Felhasználása, előfordulása:

Az elemi szilíciumot a fémkohászatban és a félvezető-technikában különböző tisztasági fokozatokban hasznosítják. A természetben elemi állapotban egyáltalán nem, oxidált formában azonban megtalálható: a második leggyakoribb elem a Földön. A földkéreg tömegének egynegyedét is a kötött állapotú szilícium adja: kavics, homok, agyag, kova, kvarc alkotóeleme. Az élővilágban a kovaszivacsok, kovamoszatok, zsurlók, sások testfelépítésében játszik fontos szerepet.

Az informatikai iparban a számítógépek processzorait (CPU) szilícium lapkák alkotják. A kohászatban is fontos szerepet tölt be: korrózióálló acélok előállításához használják ötvőzőanyagként.

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Silicij je kemijski element koji u periodnom sustavu elemenata nosi simbol Si, atomski (redni) broj mu je 14, a atomska masa mu iznosi 28.0855.

Hrvatski naziv za njega je kremik.

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ערך זה עוסק ביסוד כימי. לערך העוסק במשמעויות אחרות של המלה "צורן", ראו צורן (פירושונים).

זרחן - צורן - אלומיניום C Si Ge
כללי
מספר אטומי	14
סמל כימי	Si
סדרה כימית	מתכות למחצה
צפיפות	2330 kg/m3
מראה	אפור כהה בגוון כחלחל
תכונות אטומיות
משקל אטומי	28.0855 amu
רדיוס ואן דר ולס	210 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 4
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
טמפרטורת התכה	1,414°C
טמפרטורת רתיחה	2,900°C
לחץ אדים	4.77Pa ב 1683°K
מהירות הקול	____ מטר לשנייה ב____°K
שונות
אלקטרושליליות	1.90
קיבול חום סגולי	700 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	2.52 /m·Ω
מוליכות תרמית	148 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	786.5 kJ/mol

צורן, הידוע יותר בשמו הלועזי סיליקון, הוא יסוד כימי שסמלו Si ומספרו האטומי 14. שמו הלועזי של היסוד, סיליקון (Silicon), נכתב בעברית בדיוק כמו סיליקון (Silicone), אך אלו חומרים שונים. צורן הוא יסוד ואילו סיליקון (Silicone) הוא שם כולל לתרכובות אי אורגניות (בעיקר פולימרים) שמכילות את היסוד צורן.

[עריכה] תכונות

בצורתו הגבישית, לצורן צבע אפור כהה וברק מתכתי. צורן הוא יסוד אדיש יחסית מבחינה כימית, הוא מגיב עם הלוגנים ומתכות אלקליות, אבל אינו מושפע מחומצות (פרט לתערובת חומצה חנקתית וחומצה פלואורית). צורן טהור מעביר 95% מאורכי הגל של אינפרא אדום. בצורה זו הוא נמצא לעתים רחוקות בטבע, ובדרך כלל הוא מופיע כצורן דו חמצני (SiO₂).

[עריכה] שימושים

צורן הוא המרכיב העיקרי בזכוכית, מלט, קרמיקה, רוב השבבים האלקטרוניים, בסיליקונים (Silicone) ופולימרים על בסיס צורן. הצורן הוא אחד החומרים היחידים (בתור בסיס) אשר גם מוליך, וגם לא מוליך - הדבר נתון לבחירת המשתמש: אם נשנה את מצב הצבירה של הצורן, הוא יכול להוליך חום וחשמל, ואם נשנה את מצב הצבירה בשנית, הוא יפסיק להוליך חום וחשמל. דרך נוספת משמעותית יותר לשנות את מוליכות הסיליקון הוא זיהומו ביסודות אחרים עם תכונות חשמליות שונות (ללא שינוי מצב הצבירה). תכונה זאת של הסיליקון ומספר תכונות נוספות מאפשר לו להיות אבן בניין חיונית ליצור טרנזיסטורים - הבסיס לכל סוגי האלקטרוניקה המודרנית.

[עריכה] שימושים נוספים:

• צורן יכול לעתים להועיל כשהוא מוסף לסגסוגות
• ייצור ארד, שהוא סגסוגת של נחושת ובדיל.
• סיליקה (צורן דו חמצני) היא חומר גלם בייצור זכוכית.
• שילוב צורן בלייזר יכול ליצור אורך גל עקבי של 456 ננומטר.
• לצורן תכונות שמבטיחות בעתיד ייצור מסכי LCD ותאים סולריים בעלות נמוכה.

[עריכה] היסטוריה

צורן זוהה לראשונה על ידי אנטואן לבואזיה ב1787, וב1800 הוגדר בטעות כתרכובת על ידי האמפרי דייווי. ב1811 לואי ז'וזף גיי-ליסק וLouis Jacques Thénard הכינו צורן לא טהור באמצעות חימום אשלגן וצורן ארבע פלואורי (SiF₄). בשנת 1824 הפיק יונס יעקב ברצליוס צורן טהור לאחר שזיקק את התוצר שקיבלו גיי-ליסק וLouis Jacques Thénard.

מכיוון שצורן הוא יסוד חשוב בתעשיית המוליכים למחצה וההיי-טק, נקרא אזור ההיי-טק בקליפורניה "עמק הסיליקון".

[עריכה] צורה בטבע

הצורן הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ (אחרי חמצן), ומהווה 25.7% ממשקלו. הצורן מופיע בחול, קוורץ, גרניט, בעיקר בצורת צורן דו-חמצני (הידוע גם בשם סיליקה) או סיליקטים (תרכובות של צורן, חמצן ומתכות שונות).

[עריכה] ייצור

צורן מופק מסחרית בחימום סיליקה טהורה בכבשן חשמלי, המשתמש באלקטרודות מפחמן. בטמפרטורה העולה על 1900C°, מתרחשת התגובה הבאה:

צורן נוזלי מצטבר בתחתית הכבשן, מנוקז ומקורר. בשיטה זו מתקבל צורן 99% טהור ואחד מתוצרי הלוואי הוא SiC. על מנת להימנע מתוצר לוואי זה, ריכוז הצורן הטהור נשמר גבוה ואז מתרחשת התגובה:

[עריכה] טיהור

השימוש בצורן בתעשיית המוליכים למחצה דורש ייצור צורן טהור כמה שאפשר, לא כמו בשימושים אחרים שבהם אפשר להסתפק באחוזי צורן נמוכים יחסית. שתי שיטות בולטות במיוחד:

[עריכה] טכניקה I

טכניקות טיהור צורן ראשוניות התבססו על העובדה שכשצורן ניתך ולאחר מכן מתמצק, המצב המוצק מכיל צורן טהור יותר מהמצב הנוזלי. הטכניקה הראשונה, שתוארה ב1919 ושימשה בייצור מכ"ם במלחמת העולם השנייה, כללה ריסוק צורן גבישי לאבקה והשרייתו בחומצה. כשצורן נטחן לאבקה, חלקים מזהמים (מרכיבים שאינם צורן) מופנים כלפי הצד החיצוני של גרגרי האבקה ונשטפים עם החומצה.

[עריכה] טכניקה II

יותר קל לטהר צורן מתרכובות שלו מאשר מצורתו הגבישית. SiCl₄ וSiH₄ הן התרכובות השימושיות ביותר וכשהן במצב צבירה גז ונוגעות בצורן בטמפרטורה גבוהה, הן משתלבות איתו ויוצרות צורן טהור. בטכניקה הנפוצה ביותר, שנקראת תהליך סימנס, מוטות צורן טהורים נחשפים לHSiCl₃ גזי ב1150°C. הצורן שבגז מצטרף למוטות הצורן בהתאם לתגובה הבאה:

בשיטה נוספת, הפיקה חברת דופונט צורן טהור ברמה גבוהה כשחשפו SiCl₄ לאבץ ב950°C בהתאם לתגובה הבאה:

בסופו של דבר טכניקה זו נזנחה לטובת תהליך סימנס מכיוון שהייתה כרוכה בבעיות רבות.

[עריכה] אמצעי זהירות

מחלת ריאות בשם "צורנת" מופיע אצל כורים, סתתים ושאר אנשים שעבדו ושאפו אבק סיליקה בכמויות גדולות.

[עריכה] קישורים

• צורן בWebelements (אנגלית)
• מידע ותמונות על מינרלים שמכילים צורן (אנגלית)

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આવર્ત કોષ્ટક માં સિલિકોન

સિલિકોન એક તત્વ છે જેનો ક્રમાંક ૧૪ અને ચિહ્ન Si છે. સિલિકોન કાર્બન સમુહમાં કાર્બન પછીનું બીજું તત્વ છે. પૃથ્વીનું સ્તર મહદ્ અંશે સિલિકેટ સંયોજનોનું બનેલું છે. સિલિકોન સ્ફટિક સ્વરૂપમાં હીરા જેવી જાળીદાર રચના ધરાવે છે. ૨૦મી સદીના મધ્યભાગ થી સિલિકોન નો ઉપયોગ વિજાણુ યંત્રો બનાવવામાં થઇ રહ્યો છે જે દિન પ્રતિદિન માનવજીવન નું એક અવિભાજ્ય અંગ બની રહ્યા છે.

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O silicio é un elemento químico non metálico situado no grupo 14 da táboa periódica dos elementos formando parte da familia dos carbonoideos. É o segundo elemento máis abundante na codia terrestre (27,7% en peso) despois do osíxeno. Preséntase en forma amorfa e cristalizada; o primeiro é un po pardo, máis activo cá variante cristalina, que se presenta en octaedros de cor azul grisalla e brillo metálico.

[editar] Características principais

As súas propiedades son intermedias entre as do carbono e do xermanio. En forma cristalina é moi duro e pouco soluble e presenta un brillo metálico e cor grisalla. Aínda que é un elemento relativamente inerte e resiste a acción da maioría dos ácidos, reacciona cos halóxenos e álcalis diluídos. O silicio transmite máis do 95% das lonxitudes de onda da radiación infravermella.

[editar] Aplicacións

Utilízase en aliaxes, na preparación das siliconas, na industria da cerámica técnica e, debido a que é un material semicondutor moi abundante, ten un interese especial na industria electrónica e microelectrónica como material básico para a creación de obleas ou chips que se poden implantar en transistores, pilas solares e unha gran variedade de circuítos electrónicos.

O silicio é un elemento vital en numerosas industrias. O dióxido de silicio (area e arxila) é un importante constituínte do formigón e os ladrillos, e emprégase na produción de cemento portland. Polas súas propiedades semicondutoras úsase na fabricación de transistores, células solares e todo tipo de dispositivos semicondutores; por esta razón coñécese como Silicon Valley (Val do Silicio) á rexión de California en que se concentran numerosas empresas do sector da electrónica e a informática.

Outros importantes usos do silicio son:

• Como material refractario, úsase en cerámicas, vidrados e esmaltados. Como
• elemento de aliaxe en fundicións.
• Fabricación de vidro para fiestras e illantes.
• O carburo de silicio é un dos abrasivos máis importantes.
• Úsase en láseres para obter unha luz cunha lonxitude de onda de 456 nm.
• A silicona úsase en medicina en implantes de seo e lentes de contacto.

[editar] Historia

O silicio (do latín silex, sílice) foi identificado por primeira vez por Antoine Lavoisier en 1787, e posteriormente tomado como composto por Humphry Davy en 1800. En 1811 Gay-Lussac, e Louis Thenard probablemente, preparou silicio amorfo impuro quentando potasio con tetrafluoruro de silicio. En 1824 Berzelius preparou silicio amorfo empregando un método similar ao de Gay-Lussac, purificando despois o produto mediante lavados sucesivos ata illar o elemento.

[editar] Abundancia e obtención

O silicio é un dos compoñentes principais dos aerólitos, unha clase de meteoroides.

Medido en peso o silicio representa máis da cuarta parte da codia terrestre e é o segundo elemento máis abundante por detrás do osíxeno. O silicio non se atopa en estado nativo; area, seixo, ametista, ágata, pedernal, ópalo e xaspe son algunhas dos minerales en que aparece o óxido, mentres que formando silicatos atópase, entre outros, no granito, feldespato, arxila, hornblenda e mica.

O silicio comercial obtense a partir de sílice de alta pureza en forno de arco eléctrico reducindo o óxido con electrodos de carbono a temperatura superior a 1900 ºC:

SiO₂ + C → Si + CO₂

O silicio líquido acumúlase no fondo do forno de onde se extrae e se arrefría. O silicio producido por este proceso denomínase metalúrxico e ten unha pureza superior ao 99%. Para a construción de dispositivos semiconductores é necesario un silicio de maior pureza, silicio ultrapuro, que pode obterse por métodos físicos ou químicos.

Os métodos físicos de purificación do silicio metalúrxico baséanse na maior solubilidade das impurezas no silicio líquido, de forma que este se concentra nas últimas zonas solidificadas. O primeiro método, usado de forma limitada para construír compoñentes de radar durante a Segunda Guerra Mundial, consiste en moer o silicio de forma que as impurezas se acumulen nas superficies dos grans; disolvendo estes parcialmente con ácido obtíñase un po máis puro. A fusión por zonas, o primeiro método usado a escala industrial, consiste en fundir un extremo da barra de silicio e trasladar lentamente o foco de calor ao longo da barra de modo que o silicio vai solidificando cunha pureza maior ao arrastrar a zona fundida gran parte das impurezas. O proceso pode repetirse as veces que sexa necesario ata lograr a pureza desexada bastando entón cortar o extremo final en que se acumularon as impurezas.

Os métodos químicos, usados actualmente, actúan sobre un composto de silicio que sexa máis doado de purificar descompoñéndoo trala purificación para obter o silicio. Os compostos comunmente usados son o triclorosilano (HSiCl3), o tetracloruro de silicio (SiCl4) e o silano (SiH4).

No proceso Siemens, as barras de silicio de alta pureza expóñense a 1150ºC ao triclorosilano, gas que se descompón depositando silicio adicional na barra segundo a seguinte reacción:

2 HSiCl₃ → Si + 2 HCl + SiCl₄

O silicio producido por este e outros métodos similares denomínase silicio policristalino e tipicamente ten unha fracción de impurezas de 0,001 ppm ou menor.

O método Dupont consiste en facer reaccionar tetracloruro de silicio a 950ºC con vapores de cinc moi puros:

SiCl₄ + 2 Zn → Si + 2 ZnCl₂

Este método, así a todo, está inzado de dificultades (o cloruro de cinc, subproducto da reacción, solidifica e obstrúe as liñas) polo que eventualmente se abandonou en favor do proceso Siemens.

Unha vez obtido o silicio ultrapuro é necesario obter un monocristal, para o que se utiliza o proceso Czochralski.

[editar] Isótopos

O silicio ten nove isótopos, con número másico entre 25 a 33. O isótopo mais abundante é o Si 28 cunha abundancia do 92.23%, o Si 29 ten unha abundancia do 4.67% e o Si 30 que ten unha abundancia do 3.1 todos eles son estables. O Si 32 é radioactivo, provén do decaemento do argon. O seu tempo de semivida é aproximadamente duns 276 anos. Padece un decaemento beta que o transforma en P-32 (que ten un período de semivida de 14.28 anos).

[editar] Precaucións

A inhalación do po de sílice cristalina pode provocar silicose

[editar] Referencias exteriores

• Enciclopedia Libre
• Los Alamos National Laboratory - Silicio
• WebElements.com - Silicio
• EnvironmentalChemistry.com - Silicio
• Instituto Nacional de Seguridade e Higiene no Traballo de España: Ficha internacional de seguridade química do silicio.

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