14 Silicio

Si

Silicio
Valencia: 
Estado de oxidación:	
Electronegatividad:
Radio covalente (Å):
Radio iónico (Å):
Radio atómico (Å):
Configuración electrónica:
Primer potencial de ionización (eV):
Masa atómica (g/mol):
Densidad (g/ml):
Punto de ebullición (ºC):
Punto de fusión (ºC):
Descubridor:
Espectro de emisión del silicio
Espectro de absorción del silicio

El silicio es un elemento químico con el símbolo Si y el número atómico 14. Es el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre, después del oxígeno. El silicio tiene muchas propiedades físicas y químicas que lo hacen útil para diversas aplicaciones en la ciencia, la tecnología, la industria y la medicina.

Propiedades físicas del silicio

El silicio es un metaloide, es decir, un elemento que tiene características intermedias entre los metales y los no metales. El silicio es un sólido cristalino de color gris oscuro con un brillo metálico. Tiene una estructura cúbica centrada en las caras, con cuatro átomos de silicio en cada celda unitaria. El silicio tiene una densidad de 2,33 g/cm3, un punto de fusión de 1414 °C y un punto de ebullición de 3265 °C. El silicio es un semiconductor, lo que significa que su conductividad eléctrica varía según la temperatura y la presencia de impurezas. El silicio tiene una banda prohibida de 1,12 eV a temperatura ambiente, lo que implica que necesita una cierta cantidad de energía para que los electrones salten de la banda de valencia a la banda de conducción y generen corriente eléctrica. El silicio también tiene propiedades ópticas, como un alto índice de refracción, una baja absorción de luz visible y una alta transmisión de luz infrarroja.

Propiedades químicas del silicio

El silicio es un elemento relativamente inerte, que no reacciona fácilmente con el agua, el aire o la mayoría de los ácidos. Sin embargo, el silicio puede formar una gran variedad de compuestos con otros elementos, especialmente con el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y los halógenos. El silicio forma cuatro enlaces covalentes con otros átomos, lo que le permite formar estructuras tridimensionales complejas, como cadenas, anillos y redes. Algunos ejemplos de compuestos de silicio son el dióxido de silicio (SiO2), el carburo de silicio (SiC), el silano (SiH4) y el tetracloruro de silicio (SiCl4).

Biología y salud del silicio

El silicio es un elemento esencial para la vida, aunque se encuentra en cantidades muy pequeñas en los organismos vivos. El silicio participa en la formación y el mantenimiento de los tejidos conectivos, como los huesos, los cartílagos, las uñas y el cabello. El silicio también interviene en la síntesis de colágeno, una proteína que da elasticidad y resistencia a la piel. El silicio se encuentra principalmente en las plantas, especialmente en las gramíneas, las cañas y los cereales. El silicio ayuda a las plantas a crecer fuertes y a resistir las plagas y las enfermedades. El silicio también se encuentra en algunos animales marinos, como las esponjas y los diatomeas, que usan el dióxido de silicio para formar sus esqueletos. La ingesta diaria recomendada de silicio para los humanos es de unos 20 mg. El silicio se puede obtener a través de la dieta, consumiendo alimentos ricos en este elemento, como la avena, el arroz integral, las verduras de hoja verde y las frutas secas. El silicio también se puede suplementar mediante cápsulas o geles que contienen extractos vegetales o minerales ricos en este elemento. El silicio tiene varios beneficios para la salud humana, como:

  • Favorecer la salud ósea y prevenir la osteoporosis.
  • Mejorar la salud articular y prevenir la artritis.
  • Fortalecer el cabello y prevenir su caída.
  • Hidratar y rejuvenecer la piel.
  • Proteger las mucosas y prevenir las úlceras.
  • Estimular el sistema inmunológico y prevenir las infecciones.
  • Regular el metabolismo y prevenir la diabetes.
  • Prevenir la acumulación de metales pesados en el organismo.

Aplicaciones del silicio

El silicio tiene numerosas aplicaciones en diversos campos del conocimiento y la actividad humana. Algunas de las más importantes son:

  • La electrónica y la informática. El silicio es el material más usado para fabricar transistores, diodos, circuitos integrados y microprocesadores, que son los componentes básicos de los dispositivos electrónicos y los ordenadores. El silicio se usa en forma de obleas o láminas muy finas, sobre las que se graban los circuitos mediante técnicas de litografía. El silicio se dopa con pequeñas cantidades de otros elementos, como el boro o el fósforo, para modificar su conductividad y crear zonas tipo p o tipo n, que forman los dispositivos semiconductores.
  • La energía solar. El silicio se usa para fabricar células fotovoltaicas, que son capaces de convertir la luz solar en electricidad. El silicio se usa en forma de cristales monocristalinos, policristalinos o amorfos, que se cortan en pequeños trozos y se conectan entre sí para formar los paneles solares. El silicio tiene una alta eficiencia de conversión, que puede llegar al 25% en las células monocristalinas, y una larga vida útil, que puede superar los 20 años.
  • La cerámica y el vidrio. El silicio se usa para fabricar materiales cerámicos y vítreos, que tienen propiedades como la dureza, la resistencia al calor y la corrosión, la transparencia y la variedad de colores. El silicio se usa en forma de dióxido de silicio, que se funde con otros óxidos metálicos para formar diferentes tipos de vidrios, como el vidrio común, el vidrio templado, el vidrio borosilicatado o el vidrio óptico. El silicio también se usa en forma de carburo de silicio, que es un material cerámico muy duro y resistente al desgaste, que se usa para fabricar herramientas de corte, abrasivos y componentes electrónicos.
  • La química y la farmacia. El silicio se usa para fabricar una gran variedad de compuestos químicos orgánicos e inorgánicos, que tienen aplicaciones en la industria, la agricultura, la medicina y la cosmética. El silicio se usa en forma de tetracloruro de silicio, que es un reactivo químico muy versátil, que se usa para sintetizar otros compuestos de silicio, como los silanos, los siloxanos o los silicatos. El silicio también se usa en forma de geles de sílice, que son materiales porosos con una gran capacidad de adsorción, que se usan para secar gases y líquidos, separar sustancias por cromatografía o catalizar reacciones químicas.

Fuentes del silicio

El silicio es un elemento muy abundante en la naturaleza, que se encuentra en diferentes formas y lugares. Algunas de las fuentes más comunes del silicio son:

  • Los minerales. El silicio se encuentra en muchos minerales que forman parte de las rocas ígneas, metamórficas y sedimentarias. Algunos de los minerales más ricos en silicio son el cuarzo (SiO2), la feldespato (KAlSi3O8), la mica (KAl2(Si3Al)O10(OH)2), el granate (Fe3Al2(SiO4)3) y el ópalo (SiO2·nH2O).
  • Las arenas. El silicio se encuentra en las arenas que provienen de la erosión de las rocas ricas en cuarzo. Las arenas son materiales granulares con un tamaño entre 0,063 y 2 mm, que se usan como materia prima para fabricar vidrios y cerámicas.
  • Las arcillas. El silicio se encuentra en las arcillas que provienen de la alteración hidrotermal de los feldespatos. Las arcillas son materiales plásticos con un tamaño menor a 0,002 mm, que se usan como materia prima para fabricar ladrillos y tejas.
  • Las plantas. El silicio se encuentra en las plantas que absorben este elemento del suelo mediante sus raíces. Las plantas acumulan el silicio en sus tejidos vegetales, especialmente en las paredes celulares y los pelos absorbentes. Algunas plantas ricas en silicio son el bambú (Bambusa spp.), o el equiseto.