¿Es el silicio un metal?

El silicio es un vecino cercano del carbono en la tabla periódica. Constituye un poco más de una cuarta parte de la corteza terrestre, tiene el número atómico 14 y el símbolo Si. Pertenece al grupo 14 de elementos, que son elementos con cuatro electrones en su capa más externa. Es un sólido cristalino duro, quebradizo, con un brillo metálico gris azulado. Se utiliza en varios productos comunes, que van desde cerámicas y ladrillos hasta semiconductores, células solares, chips de computadora, sistemas de impermeabilización e incluso la creación de ferrosilicio, una aleación de acero popular. Pero a pesar del brillo metálico brillante, el silicio no es ni un metal ni un no metal.

Comprensión de la naturaleza de los elementos

Comprender la naturaleza de los elementos es importante para apreciar sus propiedades únicas, clasificación, usos, salud y consideraciones ambientales.

La tabla periódica es una tabla que clasifica los elementos por su configuración electrónica, propiedades químicas y números atómicos. Los elementos se colocan en filas llamadas períodos y columnas llamadas grupos. Los elementos con configuraciones electrónicas similares, como la cantidad de partículas en las capas más externas de sus átomos, básicamente forman los mismos tipos de enlaces. Algunos elementos son más valiosos que otros, y su composición electrónica no se puede dividir en configuraciones simples.

Clasificación histórica del silicio

Silicio se clasificó como metal cuando se descubrió por primera vez debido a su brillo metálico y su buena conductividad térmica. Sin embargo, se descubrió que carecía de algunas propiedades que hacen que algunos elementos sean metales, incluida la ductilidad y la maleabilidad. Además, se descubrió que solo conducía electricidad bajo ciertas condiciones. Por lo tanto, los científicos se vieron obligados a reconsiderar su clase en la tabla periódica. Sin embargo, el grupo y el período siguieron siendo los mismos porque estos dependen del número atómico y la disposición de los electrones.

¿Dónde se encuentra el silicio en la tabla periódica?

El silicio es un miembro del grupo 14 de la tabla periódica. Esto se conoce como la familia del carbono. Se encuentra en la fila debajo del carbono, y ambos tienen una composición electrónica casi idéntica. De hecho, los dos a menudo se confunden entre sí porque comparten varias propiedades. Sin embargo, el silicio es un metaloide, mientras que el carbono es no metálico. Además, el carbono es más reactivo que el silicio y forma muchos compuestos.

¿Qué es un metaloide?

Algunos elementos de la tabla periódica como el silicio, el antimonio, el boro, etc., son metales y no metales. Estos elementos se conocen como metaloides. Básicamente, parecen metálicos, pero exhiben el comportamiento químico de los no metales. Actúan como metales en ciertas condiciones y como no metales en otras. Por ejemplo, el silicio es un no conductor de electricidad en ciertos estados y un conductor en otros. Hay seis metaloides generalmente aceptados: silicio, arsénico, boro, polonio, telurio y antimonio.

los encontrará en una línea en zigzag que separa los no metales de los metales en la tabla periódica.

¿Por qué el silicio es un metaloide?

El silicio es un metaloide porque tiene una naturaleza intermedia. Es duro, quebradizo y brillante a temperatura ambiente, al igual que la mayoría de los metales, pero no es un buen conductor de electricidad en la misma condición. Además, no es maleable ni dúctil como los metales. Se rompe fácilmente.

Propiedades metaloides del silicio

Como se mencionó, el silicio tiene una naturaleza intermedia, lo que le confiere características metaloides. Algunas de sus propiedades metaloides incluyen:

Brillo metálico brillante

El silicio se funde a 1410 Celsius (2570 Fahrenheit) y hierve a 3265 Celsius (5859 Fahrenheit). Esto le permite mantenerse duro y brillante a temperatura ambiente. Por lo general, es gris azulado. Fragilidad: el silicio se rompe fácilmente como los no metales. No es dúctil ni maleable, sino un sólido quebradizo debido a la disposición regular y repetida de los átomos del cristal.

Y si bien el patrón lo fortalece en una dirección, se debilita en otras. Se rompe fácilmente cuando se somete a tensión. Sin embargo, la fragilidad es útil cuando el elemento se utiliza para fabricar circuitos integrados. Protege a los transistores de daños durante la fabricación.

Propiedades semiconductoras

El silicio conduce la electricidad solo bajo ciertas condiciones. Depende de la temperatura o de las impurezas introducidas. Esta última se conoce como dopaje, que implica la introducción de impurezas donantes o aceptoras como el fósforo y el boro. Sin embargo, la conductividad también puede aumentar con el calentamiento. El aumento de la temperatura obliga a los electrones de valencia a migrar a la banda de conducción, permitiendo que el elemento conduzca la electricidad.

Reactividad química

El silicio tiene un comportamiento químico electropositivo. Sin embargo, es relativamente inerte a temperatura ambiente y solo comienza a reaccionar cuando se calienta, uniéndose fácilmente con oxígeno, halógenos y fósforo. Puede tener estados de oxidación de +2 y +4, siendo este último el más común, y es el estado en el que se encuentra el elemento en la mayoría de los compuestos.

Los polímeros de silicio incluyen

Silanos

Básicamente, los silanos son hidruros de silicio. Son muy reactivos en el aire y también se inflaman fácilmente. Son poderosos agentes reductores.

Silicuros

Los silicuros son similares a los boruros y carburos en estructura. Por lo general, se forman cuando el silicio se combina con elementos más electropositivos. Los enlaces químicos resultantes van desde formaciones metálicas conductoras hasta iónicas o covalentes. Los silicuros comunes incluyen CoSi2, NiSi2, FeSi2 y MoSi2.

Sílice

La sílice es dióxido de silicio (SiO2), el compuesto más abundante en la corteza terrestre, que representa aproximadamente el 27% de la corteza en masa. Existe en formas como cuarzo, vidrio, arena, etc. Estos suelen ser cristalinos o amorfos. Como se mencionó, el primero es brillante y grisáceo, mientras que el segundo es un polvo parduzco. La sílice se utiliza ampliamente para fabricar vidrio, chips de silicio, cemento y cerámica. También se utiliza como relleno de caucho y plástico.

Haluros

Los haluros se forman cuando el silicio y los carburos de silicio reaccionan con halógenos, dando como resultado tetraháluros de silicio. Los tetraháluros de silicio luego se hidrolizan en agua, formando líquidos incoloros y volátiles. Ejemplos de haluros de silicio son el tetrafluoruro de silicio (SiF4), el tetracloruro de silicio (SiCl4) y el tetrabromuro de silicio (SiBr4). Se utilizan en diversas aplicaciones industriales, incluida la fabricación de plásticos, siliconas y semiconductores.

Ácidos silícicos

Los ácidos silícicos son geles de sílice hidratados que se forman cuando el silicio reacciona con oxígeno e hidrógeno. Por lo general, son ácidos débiles incoloros que a veces son solubles en agua. Los ácidos silícicos desempeñan un papel crucial en la biomineralización.

Usos del silicio

La naturaleza intermedia del silicio lo hace útil en una amplia gama de aplicaciones, desde la electrónica hasta la construcción.

Silicio en electrónica

El silicio se puede hacer para conducir electricidad elevando su temperatura o introduciendo agentes dopantes. Esto lo hace útil en aplicaciones electrónicas tales como:

• Chips de computadora: El silicio se utiliza para fabricar transistores. Estos son componentes esenciales de la puerta lógica. Permiten a las computadoras ejecutar instrucciones, almacenar datos, realizar cálculos, etc. Los fabricantes se benefician de las propiedades de semiconductividad y abundancia del silicio para la producción de transistores compactos, rentables y eficientes. Un ejemplo son los circuitos integrados; básicamente son semiconductores con una serie de transistores. Se pueden incorporar en televisores, computadoras y teléfonos inteligentes.
• Celdas solares: Estos dispositivos son útiles para la conversión de energía natural en electricidad. El silicio permite la producción de células solares eficientes y asequibles.
• El silicio se utiliza para fabricar diodos: los diodos permiten el flujo de corriente en una dirección específica. Algunas aplicaciones de estos dispositivos son las fuentes de alimentación, los amplificadores y los componentes de procesamiento de señales.
• LED: es probable que encuentre varios dispositivos LED en la mayoría de los hogares modernos. Su mecanismo implica la iluminación de diferentes intensidades cuando hay flujo de corriente. Algunos dispositivos electrónicos LED son semáforos, linternas y luces utilizadas en edificios.

Silicio en la formación de aleaciones

Otro uso común del silicio es en la producción de aleaciones. Tiene propiedades que permiten reducir el punto de fusión, mejorar la fragilidad, mejorar la resistencia a la corrosión y facilitar el proceso de fusión y corte. Algunas aleaciones de silicio son:

• Aleaciones de aluminio y silicio. Estas aleaciones tienen propiedades beneficiosas como buena maleabilidad, baja densidad y resistencia. Las aleaciones de aluminio y silicio son adecuadas para procesos de conformado como extrusiones, fundiciones y forjas.
• Aleaciones de cobre y silicio. Estas aleaciones son populares en aplicaciones como intercambiadores de calor, conductores eléctricos y materiales para techos, gracias a sus aleaciones de buena resistencia, buena conductividad y resistencia a la oxidación.
• Aleaciones de hierro y silicio. Al igual que otras aleaciones de silicio, también son maleables, resistentes y duraderas, lo que permite aplicaciones de procesos con acero inoxidable, acero y hierro fundido.

Silicio en ladrillos y cerámica

La sílice, un polímero de silicio, es popular entre los fabricantes de cerámica y ladrillos. Puede soportar altas temperaturas sin fundirse, lo que hace que los ladrillos y la cerámica sean más duraderos, resistentes, lisos y resistentes a los productos químicos y al calor. Algunos ejemplos son los ladrillos de sílice, los ladrillos refractarios, los ladrillos esmaltados y la porcelana.

Silicio en la fabricación de vidrio

El silicio también es útil en la fabricación de vidrio. Normalmente, los científicos funden arena para obtener silicio que se utiliza para fabricar vidrio. El silicio tiene una baja expansión térmica; por lo tanto, el vidrio resultante no cambia de forma, volumen, densidad o área con los cambios de temperatura.

¿Es dañino el silicio?

El silicio es generalmente más seguro en su forma elemental. Sin embargo, inhalar grandes cantidades de dióxido de silicio puede dañar los pulmones. El silicio líquido también es peligroso si se inyecta en el cuerpo. Tenga cuidado con las reacciones alérgicas también. En caso de antecedentes de alergias, consulte a su médico antes de trabajar con material de silicio.

Conclusión

Existe una creciente demanda de silicio y sus aleaciones en las industrias electrónica y de la construcción. Presenta propiedades tanto metálicas como no metálicas, lo que lo hace útil en estas y otras aplicaciones. Oushi Metal es uno de los principales fabricantes y proveedores mundiales de silicio y productos de silicio.

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