¿Qué es el Silicio? – Propiedades y Usos

¿Qué es el Silicio? – Propiedades y Usos

¿Qué es el Silicio? ¿Y Cuales son sus Propiedades y Usos?

El silicio es un elemento químico (su símbolo en las expresiones de fórmulas químicas es “Si”) que se encuentra presente en la arena y en el vidrio , es el material semiconductor más conocido en componentes electrónicos. Su número atómico es 14. El isótopo más común tiene un peso atómico 28. En su estado puro, el silicio es una sustancia parecida a un metal con una apariencia y algo parecido al aluminio. En su estado natural, el silicio aparece unido a otros elementos en forma de compuestos. Es abundante en la corteza de la tierra.

El silicio conduce la electricidad en una medida que depende de la medida en que se agregan las impurezas. La adición de impurezas al silicio, o a cualquier material semiconductor, se llama dopaje. Algunas impurezas producen silicio de tipo N, en el que la mayoría de los portadores de carga son electrones con carga negativa. Otras impurezas dan como resultado la producción de silicio de tipo P, en el que la mayoría de los portadores de carga son orificios con carga positiva. La mayoría de los dispositivos de silicona contienen tanto material tipo N, como tipo P

Oferta y demanda

Parece que en todos los lugares a los que acuden hoy en día hay escasez. Hay escasez de agua, alimentos y drogas. Hay escasez de enfermeras especializadas. Hay una escasez crítica de los elementos raros de la tierra que necesitamos en automóviles híbridos, aerogeneradores y pantallas de TV. Y, cada vez que hay una escasez de algo que está en alta demanda, los costos aumentan. En 2014, los precios de la gasolina en la bomba aumentaron casi un 1400% en los últimos 40 años. En las mismas cuatro décadas, los salarios de enfermería aumentaron un 1200%. Y, no tengo que decirles lo que ha pasado con los costos de los alimentos. Gracias a Dios, una de las cosas más importantes que necesitamos, es también uno de los recursos más abundantes del planeta.

La próxima vez que estés en la playa o en las dunas de arena, recoge un puñado de arena. Aproximadamente la mitad del peso de la arena que tienes es de silicio. De hecho, el silicio es el segundo elemento más común en el planeta Tierra. Casi el 28% de la corteza terrestre está formada por silicio.

Definiendo el silicio

El silicio (Si) es uno de los siete elementos que se conocen como los metaloides. Este es solo un término sofisticado para describir ciertos elementos que no se comportan exactamente como los metales o exactamente como los no metales. La lista generalmente aceptada de metaloides es silicio, germanio, boro, arsénico, antimonio, teluro y polonio. El silicio puede tener propiedades como un metal o un no metal dependiendo de con qué otros elementos se combina. El vidrio es un compuesto de silicio muy común que tiene cualidades no metálicas, mientras que el silicio utilizado en la electrónica se puede hacer para que actúe como un metal.

El silicio es similar al carbono. Probablemente sepa que el carbón es el ingrediente principal en la mina de lápiz (o grafito) o en los diamantes. El carbono se combina con una gran cantidad de otros elementos, y cada compuesto tiene propiedades diferentes. Así es con el silicio.

En el nivel atómico, el silicio tiene 14 electrones, 4 de los cuales están en la capa externa (el nivel de energía más alto), y se une fácilmente con otros elementos. El silicio ocurre en la naturaleza principalmente como dióxido de silicio, que también se llama sílice. Se encuentra en arena, cuarzo, ágata e incluso ópalo. La sílice es, con mucho, el compuesto más común que se encuentra naturalmente en la Tierra.

Multitud de Usos de Silicon

¿Cuáles son algunos usos para el silicio?

Una de las propiedades más importantes del silicio es que es un semiconductor, esto significa que su capacidad para conducir electricidad es mejor que un aislante (como el azufre) pero no tan bueno como un conductor (como el cobre). Cuando el silicio puro se infunde con otros elementos (llamados impurezas) como el boro o el fósforo, el número de electrones disponibles en la mezcla cambia. Este proceso se llama dopaje.

Mediante el uso del dopaje y la creación de uniones entre regiones de silicio dopadas de manera diferente, casi cualquier componente de circuito electrónico se puede producir a partir de silicio en un chip de circuito integrado (o IC). Esto incluye diodos, transistores, resistencias, condensadores, aislantes e incluso rutas altamente conductoras que pueden reemplazar metales costosos como el oro.

El dióxido de silicio es el ingrediente principal del vidrio. El vidrio se fabrica fundiendo arena de silicona (también llamada arena de cuarzo) con carbono a una temperatura alta (hasta 4000 grados Fahrenheit). Cuando se forma el vidrio, la mezcla libera el carbono y el oxígeno como un gas (monóxido de carbono). El vidrio ha existido durante miles de años; la fabricación de vidrio más antigua conocida fue en 2000 aC en Mesopotamia (ahora Irak).

El silicio también puede tomar la forma de carburo de silicio. Esta combinación de silicio y carbono ha estado en producción desde el siglo XIX. Es virtualmente indestructible, casi tan duro como el diamante, y puede soportar las temperaturas más altas sin derretirse. Se utiliza en numerosas aplicaciones industriales, como abrasivos, esmerilado, pulido, corte, hornos, armaduras y la industria aeroespacial.

La capacidad de transportar datos a velocidades muy altas, ha revolucionado las comunicaciones digitales. Las fibras ópticas que son una fracción del tamaño de un cabello humano de diámetro pueden transportar datos digitales a gigabits (o miles de millones de bits) por segundo. Estas fibras normalmente se extraen del dióxido de silicio fundido o a través de la deposición de vapor con tetracloruro de silicio.

El silicio es muy importante en las aleaciones de silicio. Una aleación es simplemente una mezcla de un metal y al menos otro elemento, creado para agregar resistencia o mejorar el procesamiento del metal. El acero es un ejemplo común de una aleación, donde el hierro y el carbono se han combinado. El silicio también se suele combinar con el hierro en el proceso de fabricación del acero. De hecho, la aleación de ferrosilicio es el uso número uno de silicio en el mundo. El 80% de todo el silicio crudo de todo el mundo entra en esta aplicación.

El silicio también se usa comúnmente en la energía solar. El dispositivo electrónico más básico construido a partir de silicio es el diodo. Una capa delgada de silicona dopada con boro se deposita sobre una base metálica. Otra capa delgada de silicona está dopada con fósforo y se encuentra en la parte superior. La interfaz entre estas dos capas se denomina unión. Finalmente otra grilla de contactos de metal se deposita encima de eso. El diodo por sí solo no puede producir mucha energía eléctrica, pero si los fotones de una fuente de luz pueden alcanzar la unión, excitarán los electrones a niveles de energía más altos y la corriente puede fluir desde el dispositivo.

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