El silicio es un metal semiconductor pero posee también propiedades de los no metales, su número atómico es el 14. Es utilizado en la fabricación del acero, microchips y de células solares. Casi el 30 por ciento del peso de la corteza terrestre se puede atribuir al silicio. Es un elemento muy común lo que favorece su precio y su obtención.
Se puede extraer de minerales comunes como el sílice, el feldespato y la mica. A diferencia de la mayoría de los metales, el silicio se contrae en su estado líquido y se expande al solidificarse. La estructura atómica de este elemento le permite unirse a otros de manera sencilla. Tiene puntos de fusión y ebullición relativamente altos y, cuando se cristaliza, forma una estructura de cristal cúbico de diamante.
Historia del Silicio
Jons Jacob Berzerlius fue el primer químico sueco al cual se le atribuye el aislamiento del silicio en 1823. Pero no fue hasta tres décadas mas tarde que se le da un uso comercial en forma de ferrosilicio. Con la modernización de la industria de la metalúrgica se investigaron las mejores formas de fabricación del acero y se determinó la importancia del silicio para este proceso. Se inició la investigación de una manera de obtenerlo en un estado mas limpio.
Su utilidad en la aleación de acero no fue la única reconocida durante el siglo XIX. Con el objetivo de producir gemas artificiales durante 1890, Edward Goodrich Acheson descubre su comportamiento a determinada temperatura y produjo incidentalmente carburo de silicio (SiC).
En el 1893 Achenson patento el método de producción y fundó Carborundum Company, carborundum pasó a ser el nombre común del carburo de silicio en ese momento.
A inicios del siglo XX con la invención de los hornos de arco eléctrico, la compañía Compagnie Generate d’Electrochimie funda la primera planta comercial de silicio en Estados Unidos.
En los inicios de este siglo las propiedades conductoras del carburo de silicio también se habían descubierto y se investiga su uso como detector en las primeras radios de barco.
Es en 1907 que se crea el primer diodo emisor de luz LED que se utiliza el silicio como semiconductor por primera vez y a lo largo de 1930 se utiliza en varios productos químicos como la silicona.
Es con el florecimiento de la electrónica que llega a se significativo el uso dado a este metal de fácil obtención donde se aprovechan sus propiedades y se tienen en cuenta sus ventajas para la fabricación de la mayoría de los componentes de este tipo.
A mediados del siglo XX se utilizan los transistores se silicio, sustituyendo los de germanio. El silicio se podía procesar en ese momento con una pureza de más de un 90%, era el inicio de la era del silicio.
Los procesadores, las memorias, las placas base dentro de cada equipo electrónico utiliza el silicio como principal componente. Además de todo esto, este metal se utilizó para la fabricación de celdas solares. Actualmente es el tipo de panel solar mas usado pasando a ocupar un 90% del mercado mundial de la energía solar.
Propiedades
- Símbolo atómico: Si
- Numero atómico: 14
- Categoría de elemento: metaloide
- Densidad: 2,329 g / cm3
- Punto de fusión: 2577 ° F (1414 ° C)
- Punto de ebullición: 5909 ° F (3265 ° C)
- Dureza de Moh: 7
Producción
Se produce mayormente por la fundición por reducción de una fuente de carbono triturada junto con chatarra de hierro a temperaturas superiores a 1900 ° C (3450 ° F). En el caso de la no inclusión del hierro se utiliza para producir silicio de grado metalúrgico con una pureza superior al 99 por ciento. Se puede utilizar en la fundición del acero, así como en la fabricación de aleaciones como la del aluminio con productos químicos de silano.
Anualmente se producen 2,6 millones de toneladas métricas adicionales de silicio metalúrgico, o aproximadamente el 20 por ciento del metal de silicio refinado total. El reactor de lecho fluido (FBR) y la tecnología de silicio de grado metalúrgico mejorado (UMG) también se utilizan para mejorar el metal a polisilicio adecuado para la industria fotovoltaica.
Para que el silicio de grado electrónico sea adecuado para la industria de los semiconductores y ciertas tecnologías fotovoltaicas, el polisilicio debe convertirse en silicio monocristalino ultra puro mediante el proceso de Czochralski.
Aplicaciones
Cada año se refinan aproximadamente diez millones de toneladas métricas de ferrosilicio y silicio metálico que se utilizan la mayoría en la fabricación de cemento, cerámica, polímeros y hasta vidrio.
El ferrosilicio se ha mantenido como un importante agente desoxidante en la producción de acero al carbono y acero inoxidable. También esta presente en la producción de ferrosilicio de magnesio, un nodulizador utilizado para producir hierro dúctil. Se usa también en el proceso de Pidgeon para el refinamiento del magnesio de alta pureza.
El silicio metalúrgico se puede utilizar en la fabricación de acero, así como un agente de aleación en la fundición de aluminio. En piezas de todo tipo para autos resultan mas livianas y resistentes además de componentes como los neumáticos que utilizan silicona.
En cuanto a su uso para la energía solar, el polisilicio representa más de la mitad de la energía solar producida a nivel mundial, mientras que la tecnología de monosilicio aporta aproximadamente el 35 por ciento. El 90% de la energía solar se recolecta con tecnología basada en silicio.
Imposible olvidarse de su uso en los componentes electrónicos modernos ya sean desde los más básicos como los transistores hasta los circuitos integrados que encontramos en aproximadamente un tercio de todos los dispositivos electrónicos.
Además, se aprovechan sus propiedades para la joyería sintética así como para multitud de accesorios y piezas de vehículos, sus aplicaciones se pueden extender atreves de páginas.
