EL SILICATO
Páginas: 6 (1356 palabras)
Publicado: 18 de agosto de 2013
1.1 El silicio
En el suelo, por todo el planeta, la arena está constituida fundamentalmente de sílica u óxido de silicio, es el segundo elemento más abundante después del oxígeno. También conocido como cuarzo, en su forma cristalina, es un metaloide con marcado lustre metálico y sumamente quebradizo. Por lo regular, es tetravalente en sus compuestos, aunque algunas veces es divalente, y esnetamente electropositivo en su comportamiento químico. [Martínez, 2011]
En la naturaleza, el silicio se compone en un 92.2% de Silicio 28, 4.7% de Silicio 29 y 3.1% de Silicio 30, todos ellos estables. El silicio puro es un semi-metal y sus propiedades son similares a las del germanio, siendo su característica de semiconductor. En la corteza terrestre, el silicio representa un 27.7% del total deelementos, solo por detrás del oxígeno (que es un 46.6%) y por delante del aluminio (un 8.13%).
La estructura atómica del silicio es lo que lo hace tan interesante por poder combinarse con multitud de otros elementos para formar compuestos. De acuerdo con el modelo de capas, el silicio posee 4 electrones (ver tabla 1.1) en su última capa. Los elementos tienden, según la regla empírica conocidacomo “regla del octeto” a tener 8 electrones en su última capa a fin de alcanzar la mayor estabilidad posible.
Como tiene 4 electrones; como se muestra en la figura 1.1, en su última capa puede tanto ganarlos como perderlos en enlaces químicos con otros elementos, de ahí que pueda combinarse con tantos de ellos.
Figura 1.1 Átomo de silicio.
Tabla 1.1 Propiedades del silicio.PROPIEDAD DEL SILICIO
VALOR
Numero atómico
14
Valencia
4
Estado de oxidación
+4
Electronegatividad
1.8
Radio covalente
1.11
Radio iónico
0.41
Radio atómico
1.32
Configuración electrónica
[Ne]3s23p2
Primer potencial de ionización (eV)
8.15
Masa atómica (g/mol)
28.086
Densidad (g/mol)
2.33
Punto de ebullición (°C)
2680
Punto de fusión (°C)
1410
Descubridor
JonsBerzelius en 1823
1.2 Material semiconductor
Un semiconductor es un material que se comporta como dieléctrico a la temperatura del cero absoluto, es decir, no tiene electrones libres que puedan hacer que circule la corriente eléctrica pero que sin embargo a temperaturas más elevadas la agitación térmica permite que algunos electrones se liberen y circulen con libertad entre la red cristalina. No haytantos electrones libres, ni mucho menos, como hay en un metal y por tratarse de un caso intermedio se le llama semiconductor. [Boylestad, 2009]
Los semiconductores se pueden “dopar” con sustancias químicas que añadan electrones libres o los quiten, dependiendo de la aplicación en particular. Esto permite fabricar multitud de dispositivos electrónicos.
El silicio es un semiconductorintrínseco. Es decir, no necesita impurezas para ser semiconductor. Históricamente fue utilizado después del germanio, que era mucho más caro de obtener.
1.3 ¿Cómo se produce el cristal de silicio?
Pues bien, para poder obtener el silicio apropiado para fabricar materiales electrónicos hace falta un proceso químico que permita obtener a partir de la arena de silicio un silicio muy purificado y hacerlocrecer en la forma apropiada para trabajar con él.
El proceso inicia con la conversión de arena a silicio, cuarcita, o cuarzo, materiales con alto contenido en óxido de silicio y bajos contenidos en otro tipo de silicato. La cuarcita que se muestra en la figura 1.2 es introducida en un crisol donde están colocados dos electrodos de carbón, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por loselectrodos se produce un arco eléctrico que puede alcanzar temperaturas de 2000º C. A estas temperaturas la cuarcita pasa a estado líquido y este fundido se extrae por la parte inferior del crisol.
Figura 1.2 Cristales de cuarcita y cuarzo.
En este proceso se produce una reacción química que da como resultado el llamado silicio metalúrgico, este silicio es abundantemente utilizado...
En el suelo, por todo el planeta, la arena está constituida fundamentalmente de sílica u óxido de silicio, es el segundo elemento más abundante después del oxígeno. También conocido como cuarzo, en su forma cristalina, es un metaloide con marcado lustre metálico y sumamente quebradizo. Por lo regular, es tetravalente en sus compuestos, aunque algunas veces es divalente, y esnetamente electropositivo en su comportamiento químico. [Martínez, 2011]
En la naturaleza, el silicio se compone en un 92.2% de Silicio 28, 4.7% de Silicio 29 y 3.1% de Silicio 30, todos ellos estables. El silicio puro es un semi-metal y sus propiedades son similares a las del germanio, siendo su característica de semiconductor. En la corteza terrestre, el silicio representa un 27.7% del total deelementos, solo por detrás del oxígeno (que es un 46.6%) y por delante del aluminio (un 8.13%).
La estructura atómica del silicio es lo que lo hace tan interesante por poder combinarse con multitud de otros elementos para formar compuestos. De acuerdo con el modelo de capas, el silicio posee 4 electrones (ver tabla 1.1) en su última capa. Los elementos tienden, según la regla empírica conocidacomo “regla del octeto” a tener 8 electrones en su última capa a fin de alcanzar la mayor estabilidad posible.
Como tiene 4 electrones; como se muestra en la figura 1.1, en su última capa puede tanto ganarlos como perderlos en enlaces químicos con otros elementos, de ahí que pueda combinarse con tantos de ellos.
Figura 1.1 Átomo de silicio.
Tabla 1.1 Propiedades del silicio.PROPIEDAD DEL SILICIO
VALOR
Numero atómico
14
Valencia
4
Estado de oxidación
+4
Electronegatividad
1.8
Radio covalente
1.11
Radio iónico
0.41
Radio atómico
1.32
Configuración electrónica
[Ne]3s23p2
Primer potencial de ionización (eV)
8.15
Masa atómica (g/mol)
28.086
Densidad (g/mol)
2.33
Punto de ebullición (°C)
2680
Punto de fusión (°C)
1410
Descubridor
JonsBerzelius en 1823
1.2 Material semiconductor
Un semiconductor es un material que se comporta como dieléctrico a la temperatura del cero absoluto, es decir, no tiene electrones libres que puedan hacer que circule la corriente eléctrica pero que sin embargo a temperaturas más elevadas la agitación térmica permite que algunos electrones se liberen y circulen con libertad entre la red cristalina. No haytantos electrones libres, ni mucho menos, como hay en un metal y por tratarse de un caso intermedio se le llama semiconductor. [Boylestad, 2009]
Los semiconductores se pueden “dopar” con sustancias químicas que añadan electrones libres o los quiten, dependiendo de la aplicación en particular. Esto permite fabricar multitud de dispositivos electrónicos.
El silicio es un semiconductorintrínseco. Es decir, no necesita impurezas para ser semiconductor. Históricamente fue utilizado después del germanio, que era mucho más caro de obtener.
1.3 ¿Cómo se produce el cristal de silicio?
Pues bien, para poder obtener el silicio apropiado para fabricar materiales electrónicos hace falta un proceso químico que permita obtener a partir de la arena de silicio un silicio muy purificado y hacerlocrecer en la forma apropiada para trabajar con él.
El proceso inicia con la conversión de arena a silicio, cuarcita, o cuarzo, materiales con alto contenido en óxido de silicio y bajos contenidos en otro tipo de silicato. La cuarcita que se muestra en la figura 1.2 es introducida en un crisol donde están colocados dos electrodos de carbón, cuando se hace pasar una corriente eléctrica por loselectrodos se produce un arco eléctrico que puede alcanzar temperaturas de 2000º C. A estas temperaturas la cuarcita pasa a estado líquido y este fundido se extrae por la parte inferior del crisol.
Figura 1.2 Cristales de cuarcita y cuarzo.
En este proceso se produce una reacción química que da como resultado el llamado silicio metalúrgico, este silicio es abundantemente utilizado...
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