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Silicio

El elemento de la semana

Si en polvo.
Manuel Almagro Rivas [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons

El silicio es un elemento químico de tipo metaloide que se presenta en forma amorfa y cristalizada. Es el componente fundamental de los aerolitos y el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre.

Este elemento de número atómico 14, no se presenta en la naturaleza en estado libre, sino combinado con el oxígeno para formar óxidos y silicatos en minerales como arena, cuarzo, cristal de roca, amatista, ágata, pedernal, jaspe y ópalo entre otros. Dada su abundancia, no es sorprendente que despertara la curiosidad de los científicos.

Ya en 1800, Humphry Davy postuló que era un elemento y no un compuesto, como Lavoisier asumía, pero sus intentos de aislarlo mediante la electrolisis no dieron resultado. En 1811, Gay Lussac y Lois-Jacques Thénard llegaron a obtener una forma impura de este elemento. No obstante, su descubrimiento se atribuye a Berzelius que lograría aislar silicio amorfo en 1824. Por otra parte, la obtención del silicio cristalino se produjo accidentalmente en 1854, cuando Henry Deville trató con agua el siliciuro de aluminio, que obtuvo al realizar la electrolisis de una muestra impura de un cloruro de aluminio y sodio.

Propiedades

El silicio forma parte de los elementos denominados metaloides o semimetales, que tienen propiedades intermedias entre metales y no metales. En su forma más pura, el silicio es un semiconductor intrínseco, aunque la intensidad de su semiconducción se ve incrementada en gran medida al introducir pequeñas cantidades de impurezas.

Además, es muy duro y poco soluble y presenta brillo metálico y color grisáceo. Aunque es un elemento relativamente inerte y resiste la acción de la mayoría de los ácidos, reacciona con los halógenos y bases diluidos. El silicio transmite más del 95 % de las longitudes de onda de la radiación infrarroja.

La vida en nuestro planeta se basa en el carbono, el silicio, al compartir muchas propiedades con el carbono, se ha propuesto como elemento básico para un sistema bioquímico alternativo. Esto ya ha sido reflejado en la ciencia ficción, como puede verse ver en «Alien el octavo pasajero«. Sin embargo, esto es bastante improbable ya que es mucho más pesado y voluminoso, por lo que la posibilidad de formar dobles y triples enlaces es mucho menor. Además, mientras que el carbono forma preferentemente enlaces C-C, el Si se une prioritariamente al oxígeno. Otra dificultad es que mientras que el dióxido de carbono es gaseoso, el de silicio es sólido, con lo que la incorporación/excreción del Si sería mucho más compleja que la del carbono.

El silicio presenta varios isótopos, tanto naturales como artificiales. El más abundante es el Si-28, que es natural y estable como el Si-29 y el Si-30.  Los distintos isótopos artificiales son radioactivos.

Aplicaciones

Los humanos hemos utilizado el silicio en forma de sílice para hacer las primeras herramientas. Las antiguas civilizaciones dominaban la técnica para transformar la arena (sílice, generalmente en forma de cuarzo) en cristal. Es un elemento vital en numerosas industrias. Se emplea fundamentalmente en la fabricación de aleaciones de aluminio y silicio, muy utilizadas en la fabricación de automóviles.

Además, el dióxido de silicio y la sílice (en forma de arcilla o arena) son componentes importantes de ladrillos, hormigón y cemento, y también forman parte de materiales refractarios, como cerámicas, vidrios y esmaltados.

Por otra parte, sus propiedades semiconductoras lo convierten en un elemento esencial en la industria electrónica. Componentes de silicio se utilizan en las computadoras, los transistores, células solares, pantallas LCD y otros dispositivos semiconductores. 

Actualmente se trabaja en las aplicaciones de siliceno, una red bidimensional de características semejantes al grafeno.  Este nuevo material permitirá reducir hasta cien veces el tamaño de la cicuitería electrónica para integrala en dispositivos inteligentes.

También podemos encontrarlo en la siliconas,  láseres y como abrasivo en forma de carburo de silicio.

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