Alumnos: Martin Bravo y Juan José Rüth Profesora: Marianet Zerené Silicio (Si) Alumnos: Martin Bravo y Juan José Rüth Profesora: Marianet Zerené

Introducción Silicio:  Está presente en el organismo en muy pequeñas cantidades, Su símbolo es SI, número atómico 14 y masa atómico 28,086. El silicio es el segundo elemento más importante de la corteza terrestre después del oxígeno. Es un metaloide con marcado lustre metálico y sumamente quebradizo. Por lo regular, es tetravalente en sus compuestos, aunque algunas veces es divalente, y es netamente electropositivo en su comportamiento químico. Objetivos : Conocer todo acerca del silicio.

Desarrollo El silicio natural contiene 92.2% del isótopo de masa número 28, 4.7% de silicio-29 y 3.1% de silicio-30. Además de estos isótopos naturales estables, se conocen varios isótopos radiactivos artificiales. El silicio elemental tiene las propiedades físicas de los metaloides, parecidas a las del germanio, situado debajo de él en el grupo IV de la tabla periódica. En su forma más pura, el silicio es un semiconductor intrínseco, aunque la intensidad de su semi conducción se ve enormemente incrementada al introducir pequeñas cantidades de impurezas. El silicio se parece a los metales en su comportamiento químico. Es casi tan electropositivo como el estaño y mucho más positivo que el germanio o el plomo. De acuerdo con este carácter más bien metálico, forma iones tetrapositivos y diversos compuestos covalentes; aparece como un ion negativo sólo en unos pocos siliciuros y como un constituyente positivo de oxiácidos o aniones complejos.

El silicio elemental crudo y sus compuestos intermetálicos se emplean como integrantes de aleaciones para dar mayor resistencia al aluminio, magnesio, cobre y otros metales. el silicio metalúrgico con pureza del 98-99% se utiliza como materia prima en la manufactura de compuestos organosilícicos y resinas de silicona, elastómeros y aceites. Los chips de silicio se emplean en circuitos integrados. Las células fotovoltaicas para la conversión directa de energía solar en eléctrica utilizan obleas cortadas de cristales simples de silicio de grado electrónico. El dióxido de silicio se emplea como materia prima para producir silicio elemental y carburo de silicio. Los cristales grandes de silicio se utilizan para cristales piezoeléctricos. Las arenas de cuarzo fundido se transforman en vidrios de silicio que se usan en los laboratorios y plantas químicas, así como en aislantes eléctricos. Se emplea una dispersión coloidal de silicio en agua como agente de recubrimiento y como ingrediente de ciertos esmaltes.

Como se obtiene el silicio Obtención del silicio grado electrónico Partiendo de la arena, cuarcita, o cuarzo, materiales con alto contenido en óxido de silicio y bajos contenidos en otro tipo de silicatos, ya que la limpieza de estos contaminantes encarecen la obtención del silicio. Cuarzo Cuarcita   

La cuarcita es introducida en un clisol donde están colocados dos electrodos de carbón, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por los electrodos se produce un arco eléctrico que puede alcanzar temperaturas de 2000º C. A estas temperaturas la cuarcita pasa a estado liquido y este fundido se extrae por la parte inferior del clisol. Horno de silicio metalúrgico Electrodos de carbón. En este proceso se produce una reacción química que da como resultado el llamado silicio metalúrgico, este silicio es abundantemente utilizado en la fabricación de aceros, aluminio, siliconas y otros y también para la obtención del silicio grado electrónico. Reacción química: SiO2 + C ---- Si + 2CO

El silicio metalúrgico se introduce en un molino para así obtener un polvo de silicio. Silicio Metalúrgico El silicio así obtenido tiene una pureza comprendida entre el 98 al 99 %, este es aceptable para aplicaciones metalúrgicas silicio grado metalúrgico (Si qm.) pero no para aplicaciones electrónicas o solares donde es necesario una pureza mayor. Silicio molido

El silicio así obtenido tiene una pureza comprendida entre el 98 al 99 %, este es aceptable para aplicaciones metalúrgicas silicio grado metalúrgico (Si gm) pero no para aplicaciones electrónicas o solares donde es necesario una pureza mayor. Para obtener el silicio grado electrónico (Si ge) el polvo de silicio se introduce en un reactor de lecho fluido mezclado con acido clorhídrico (CLH) y se calienta la mezcla a una temperatura aproximada de 300ºC, los gases son conducidos a unas columnas de destilación fraccionada donde se separan los distintos compuestos y se obtiene un gas llamado Triclorosilano que una vez enfriado pasa a fase liquida, este liquido mezclado con Hidrogeno se introduce en el reactor Siemens donde se encuentra una varilla de silicio ultra puro a modo de filamento que mediante el paso de una corriente eléctrica se calienta a una temperatura aproximada de 1200ºC, el filamento se va regruesando de silicio hasta alcanzar un grosor determinado, este es el silicio grado electrónico , también llamado polisilicio.

Figura esquemática del proceso de obtención del polisilicio Reactor de lecho fluido

Columnas de destilación Obtención de las varillas filamentos

Varilla de filamento antes de doblar en u Conjunto de reactores Siemens  

Filamento de Polisilicio regruesado Trozo de filamento regruesado Este es el procedimiento más común para la obtención del polisilicio grado electrónico (ge)   con pureza del 99,999999999 %.

Aplicaciones: Se utiliza en aleaciones, en la preparación de las siliconas, en la industria de la cerámica técnica y, debido a que es un material semiconductor muy abundante, tiene un interés especial en la industria electrónica y microelectrónica como material básico para la creación de chips que se pueden implantar en transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrónicos. El silicio es un elemento vital en numerosas industrias. El dióxido de silicio (arena y arcilla) es un importante constituyente del hormigón y los ladrillos, y se emplea en la producción de cemento. Por sus propiedades semiconductoras se usa en la fabricación de transistores, células solares y todo tipo de dispositivos semiconductores; por esta razón se conoce como Silicon Valley (Valle del Silicio) a la región de California en la que concentran numerosas empresas del sector de la electrónica y la informática. También se están estudiando las posibles aplicaciones del siliceno, que es una forma alotrópica del silicio que forma una red bidimensional similar al grafeno. Otros importantes usos del silicio son:

Como material refractario, se usa en cerámicas, vidriados y esmaltados. Como elemento fertilizante en forma de mineral primario rico en silicio, para la agricultura. Como elemento de aleación en fundiciones. Fabricación de vidrio para ventanas y aislantes. El carburo de silicio es uno de los abrasivos más importantes. Se usa en láseres para obtener una luz con una longitud de onda de 456 nm. La silicona se usa en medicina en implantes de seno y lentes de contacto.

Efectos del Silicio sobre la salud El silicio elemental es un material inerte, que parece carecer de la propiedad de causar fibrosis en el tejido pulmonar. Sin embargo, se han documentado lesiones pulmonares leves en animales de laboratorio sometidos a inyecciones intratraqueales de polvo de silicio. El polvo de silicio tiene pocos efectos adversos sobre los pulmones y no parece producir enfermedades orgánicas significativas o efectos tóxicos cuando las exposiciones se mantienen por debajo de los límites de exposición recomendados. El silicio puede tener efectos crónicos en la respiración. El silicio cristalino (dióxido de silicio) es un potente peligro para la respiración. Sin embargo, la probabilidad de que se produzca dióxido de silicio durante los procesamientos normales es muy remota. LD50 (oral)-3160 mg/kg. (LD50: Dosis Letal 50. Dosis individual de una sustancia que provoca la muerte del 50% de la población animal debido a la exposición a la sustancia por cualquier vía distinta a la inhalación. Normalmente expresada como miligramos o gramos de material por kilogramo de peso del animal.)

Conclución Partiendo de la arena, cuarcita, o cuarzo, materiales con alto contenido en óxido de silicio y bajos contenidos en otro tipo de silicatos, ya que la limpieza de estos contaminantes encarecen la obtención del silicio.

Bibliografía http://www.lenntech.es/periodica/elementos/si.htm https://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20121015132853AAPbn5R http://www.rdnattural.es/plantas-y-nutrientes-para-el-organismo/minerales/silicio/