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Silicio

El silicio ( / ˈ s ɪ l . ɪ . k ə n / , SILL -ih-kən ) [ 14 ] es un elemento químico ; tiene el símbolo Si y el número atómico 14. Es un sólido cristalino duro y quebradizo con u...

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El silicio ( / ˈ s ɪ l . ɪ . k ə n / , SILL -ih-kən ) [ 14 ] es un elemento químico ; tiene el símbolo Si y el número atómico 14. Es un sólido cristalino duro y quebradizo con un brillo metálico azul grisáceo, y es un no metal tetravalente (a veces considerado un metaloide ) y semiconductor . Es un miembro del grupo 14 de la tabla periódica: el carbono está por encima de él; y el germanio , el estaño , el plomo y el flerovio están por debajo. Es relativamente poco reactivo. El silicio es un elemento importante que es esencial para varios procesos fisiológicos y metabólicos en las plantas. El silicio se usa ampliamente como material semiconductor en varios dispositivos eléctricos como transistores , células solares y circuitos integrados . Domina las aplicaciones de semiconductores debido a su bajo costo, excelentes propiedades electrónicas y características físicas adaptables.

Debido a su alta afinidad química por el oxígeno, no fue hasta 1823 que Jöns Jakob Berzelius logró prepararlo y caracterizarlo en estado puro. Sus óxidos forman una familia de aniones conocidos como silicatos . Sus puntos de fusión y ebullición, de 1414  °C y 3265  °C respectivamente, son los segundos más altos entre todos los metaloides y no metales, superados únicamente por el boro . [ a ]

El silicio es el octavo elemento más común en el universo por masa, pero rara vez se encuentra en estado puro en la corteza terrestre. Está ampliamente distribuido por el espacio en polvo cósmico , planetoides y planetas como diversas formas de dióxido de silicio (sílice) o silicatos . Más del 90 % de la corteza terrestre está compuesta de minerales de silicato , lo que convierte al silicio en el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (aproximadamente el 28 % en masa), después del oxígeno .

La mayor parte del silicio se utiliza comercialmente sin separarlo, a menudo con muy poco procesamiento de los minerales naturales. Este uso incluye la construcción industrial con arcillas , arena de sílice y piedra . Los silicatos se utilizan en el cemento Portland para mortero y estuco , y se mezclan con arena de sílice y grava para hacer hormigón para aceras, cimientos y carreteras. También se utilizan en cerámica blanca como la porcelana , y en el vidrio tradicional de sosa-cálcica a base de silicatos y muchos otros vidrios especiales . Los compuestos de silicio, como el carburo de silicio, se utilizan como abrasivos y componentes de cerámicas de alta resistencia. El silicio es la base de los polímeros sintéticos ampliamente utilizados llamados siliconas .

El período comprendido entre finales del siglo XX y principios del XXI se ha descrito como la Era del Silicio (también conocida como la Era Digital o la Era de la Información ) debido al gran impacto que el silicio elemental tiene en la economía mundial moderna. La pequeña porción de silicio elemental altamente purificado que se utiliza en la electrónica de semiconductores (<15 %) es esencial para los transistores y los chips de circuitos integrados que se utilizan en la mayoría de las tecnologías modernas, como los teléfonos inteligentes y otros ordenadores . En 2019, el 32,4 % del segmento de mercado de semiconductores correspondía a dispositivos de redes y comunicaciones, y se prevé que la industria de semiconductores alcance los 726.730 millones de dólares en 2027. [ 15 ]

El silicio es un elemento esencial en biología. La mayoría de los animales solo lo requieren en cantidades mínimas, pero algunas esponjas marinas y microorganismos, como las diatomeas y los radiolarios , secretan estructuras esqueléticas compuestas de sílice. La sílice se deposita en muchos tejidos vegetales. [ 16 ]

Historia

Debido a la abundancia de silicio en la corteza terrestre , los materiales naturales a base de silicio se han utilizado durante miles de años. Los cristales de roca de silicio eran conocidos por diversas civilizaciones antiguas , como los egipcios predinásticos, que los usaban para cuentas y pequeños jarrones , así como los antiguos chinos . Los egipcios fabricaban vidrio que contenía sílice desde al menos el año 1500 a. C., al igual que los antiguos fenicios . Los compuestos de silicato naturales también se usaban en diversos tipos de mortero para la construcción de las primeras viviendas humanas . [ 17 ] 

Descubrimiento

Jöns Jacob Berzelius descubrió el silicio en 1823.

En 1787, Antoine Lavoisier sospechaba que la sílice podría ser un óxido de un elemento químico fundamental , [ 18 ] pero la afinidad química del silicio por el oxígeno es tan alta que no tenía medios para reducir el óxido y aislar el elemento. [19] Después de un intento de aislar el silicio en 1808, Sir Humphry Davy propuso el nombre "silicio" para el silicio, del latín silex, silicis para sílex, y agregando la terminación "-io" porque creía que era un metal. [ 20 ] La mayoría de los demás idiomas usan formas transliteradas del nombre de Davy, a veces adaptadas a la fonología local (por ejemplo, alemán Silizium , turco silisyum , catalán silici , armenio Սիլիցիում o Silitzioum ). Algunos otros utilizan en cambio un calco de raíz latina (p. ej. , ruso кремний , de кремень "pedernal"; griego πυρίτιο de πυρ "fuego"; finlandés pii de piikivi "pedernal", checo křemík de křemen "cuarzo", "pedernal"). [ 21 ]

Se cree que Gay-Lussac y Thénard prepararon silicio amorfo impuro en 1811, calentando potasio metálico recientemente aislado con tetrafluoruro de silicio , pero no purificaron ni caracterizaron el producto, ni lo identificaron como un nuevo elemento. [ 22 ] El silicio recibió su nombre actual en 1817 del químico escocés Thomas Thomson . Conservó parte del nombre de Davy pero añadió "-ón" porque creía que el silicio era un no metal similar al boro y al carbono . [ 23 ] En 1824, Jöns Jacob Berzelius preparó silicio amorfo utilizando aproximadamente el mismo método que Gay-Lussac (reduciendo fluorosilicato de potasio con potasio metálico fundido), pero purificando el producto hasta obtener un polvo marrón mediante lavados repetidos. [ 24 ] Como resultado, generalmente se le atribuye el descubrimiento del elemento. [ 25 ] [ 26 ] Ese mismo año, Berzelius fue el primero en preparar tetracloruro de silicio (SiCl 4 ); el tetrafluoruro de silicio ya había sido preparado mucho antes, en 1771, por Carl Wilhelm Scheele disolviendo sílice en ácido fluorhídrico . [ 19 ] [ 27 ] En 1846, J. Von Ebelman sintetizó ortosilicato de tetraetilo (Si(OC 2 H 5 ) 4 ). [ 28 ] [ 27 ]

Monocristal de silicio cultivado mediante el proceso Czochralski, utilizado para fabricar circuitos integrados.

El silicio en su forma cristalina más común no se preparó hasta 31 años después, por Deville . [ 29 ] Al hacer pasar vapores de cloruro de silicio sobre aluminio puro se obtuvieron cristales octaédricos puros y duros. [ 30 ] Friedrich Wöhler descubrió los primeros hidruros volátiles de silicio, sintetizando triclorosilano en 1857 y el propio silano en 1858, pero una investigación detallada de los silanos no se llevó a cabo hasta principios del siglo XX por Alfred Stock , a pesar de las primeras especulaciones sobre el tema que se remontan a los inicios de la química orgánica sintética en la década de 1830. [ 31 ] [ 32 ] De manera similar, el primer compuesto organosilícico , el tetraetilsilano, fue sintetizado por Charles Friedel y James Crafts en 1863, pero la caracterización detallada de la química organosilícica no se realizó hasta principios del siglo XX por Frederic Kipping . [ 19 ]

A partir de la década de 1920, el trabajo de William Lawrence Bragg sobre cristalografía de rayos X dilucidó las composiciones de los silicatos, que ya se conocían gracias a la química analítica pero aún no se comprendían, junto con el desarrollo de la química cristalina por Linus Pauling y el desarrollo de la geoquímica por Victor Goldschmidt . A mediados del siglo XX se desarrolló la química y el uso industrial de los siloxanos y se incrementó el uso de polímeros de silicona , elastómeros y resinas . A finales del siglo XX, se describió la complejidad de la química cristalina de los siliciuros , junto con la física del estado sólido de los semiconductores dopados . [ 19 ]

semiconductores de silicio

Los primeros dispositivos semiconductores no usaban silicio, sino galena , incluyendo el detector de cristal del físico alemán Ferdinand Braun en 1874 y el detector de radiocristal del físico indio Jagadish Chandra Bose en 1901. [ 33 ] [ 34 ] El primer dispositivo semiconductor de silicio fue un detector de radiocristal de silicio, desarrollado por el ingeniero estadounidense Greenleaf Whittier Pickard en 1906. [ 34 ]

En 1940, Russell Ohl descubrió la unión p-n y los efectos fotovoltaicos en el silicio. En 1941, se desarrollaron técnicas para producir cristales de germanio y silicio de alta pureza para cristales detectores de microondas de radar durante la Segunda Guerra Mundial . [ 33 ] En 1947, el físico William Shockley teorizó sobre un amplificador de efecto de campo hecho de germanio y silicio, pero no logró construir un dispositivo funcional, antes de trabajar finalmente con germanio. El primer transistor funcional fue un transistor de contacto puntual construido por John Bardeen y Walter Brattain ese mismo año mientras trabajaban bajo la dirección de Shockley. [ 35 ] En 1954, el químico físico Morris Tanenbaum fabricó el primer transistor de unión de silicio en los Laboratorios Bell . [ 36 ] En 1955, Carl Frosch y Lincoln Derick en los Laboratorios Bell descubrieron accidentalmente que el dióxido de silicio ( SiO2 ) podría cultivarse sobre silicio. [ 37 ] [ 38 ] En 1957, Frosch y Derick publicaron su trabajo sobre el primerSiO2. Transistor de óxido semiconductor: los primeros transistores planares, en los que el drenador y la fuente estaban adyacentes en la misma superficie. [ 39 ] En 1959,Robert Noycedesarrolló el primer circuito integrado basado en silicio en Fairchild Semiconductor, basándose en el trabajo previo deJack Kilbyque utilizaba germanio como semiconductor. [ 40 ]

La era del silicio

El MOSFET , también conocido como transistor MOS, es el componente clave de la era del silicio. El primer transistor planar de óxido semiconductor de silicio fue fabricado por Frosch y Derick en 1957. [ 39 ]

La «Era del Silicio» se refiere al período comprendido entre finales del siglo XX y principios del siglo XXI. [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] Esto se debe a que el silicio es el material dominante utilizado en la electrónica y la tecnología de la información (también conocida como la Era Digital o la Era de la Información ), de forma similar a como la Edad de Piedra , la Edad de Bronce y la Edad de Hierro fueron definidas por los materiales dominantes durante sus respectivas épocas de civilización . [ 41 ]

Debido a que el silicio es un elemento importante en los dispositivos semiconductores de alta tecnología, muchos lugares en el mundo llevan su nombre. Por ejemplo, el Valle de Santa Clara en California adquirió el apodo de Silicon Valley , ya que este elemento es el material base en la industria de semiconductores de la zona. Desde entonces, muchos otros lugares han sido denominados de manera similar, incluyendo Silicon Wadi en Israel; Silicon Forest en Oregón; Silicon Hills en Austin, Texas; Silicon Slopes en Salt Lake City, Utah; Silicon Saxony en Alemania; Silicon Valley en India; Silicon Border en Mexicali, México; Silicon Fen en Cambridge, Inglaterra; Silicon Roundabout en Londres; Silicon Glen en Escocia; Silicon Gorge en Bristol, Inglaterra; Silicon Alley en la ciudad de Nueva York; Silicon Beach en Los Ángeles; [ 44 ] y Dubai Silicon Oasis en Dubái.

Características

Físico y atómico

El silicio cristaliza en una estructura cristalina cúbica de diamante mediante la formación de orbitales híbridos sp 3 . [ 45 ]

Un átomo de silicio tiene catorce electrones . En su estado fundamental, se disponen en la configuración electrónica [Ne] 3s²3p² . De estos, cuatro son electrones de valencia , ocupando el orbital 3s y dos los orbitales 3p. Al igual que los demás miembros de su grupo, el carbono (más ligero ) y el germanio , el estaño y el plomo ( más pesados ) , tiene el mismo número de electrones de valencia que de orbitales de valencia; por lo tanto, puede completar su octeto y obtener la configuración estable de gas noble del argón mediante la formación de orbitales híbridos sp³ , formando SiX tetraédrico .4 derivados donde el átomo central de silicio comparte un par de electrones con cada uno de los cuatro átomos a los que está unido. [ 46 ] Las primeras cuatroenergías de ionizacióndel silicio son 786,3, 1576,5, 3228,3 y 4354,4 kJ/mol respectivamente; estas cifras son lo suficientemente altas como para excluir la posibilidad de una química catiónica simple para el elemento. Siguiendotendencias periódicas, su radio covalente de enlace simple de 117,6 pm es intermedio entre los del carbono (77,2 pm) y el germanio (122,3 pm). El radio iónico hexacoordinado del silicio puede considerarse de 40 pm, aunque esto debe tomarse como una cifra puramente teórica dada la falta de unSi 4+ simple.catión en realidad. [ 47 ]

Eléctrico

A temperatura y presión estándar, el silicio es un semiconductor brillante con un lustre metálico gris azulado; como es típico en los semiconductores, su resistividad disminuye al aumentar la temperatura. Esto se debe a que el silicio tiene una pequeña brecha de energía ( banda prohibida ) entre sus niveles de energía más altos ocupados (la banda de valencia) y los más bajos desocupados (la banda de conducción). El nivel de Fermi se encuentra aproximadamente a medio camino entre las bandas de valencia y de conducción , y es la energía en la que un estado tiene la misma probabilidad de estar ocupado por un electrón que de no estarlo. Por lo tanto, el silicio puro es, en efecto, un aislante a temperatura ambiente. Sin embargo, al dopar el silicio con un pnictógeno como el fósforo , el arsénico o el antimonio, se introduce un electrón adicional por cada dopante, y estos pueden excitarse a la banda de conducción, ya sea térmica o fotolíticamente, creando un semiconductor de tipo n . De manera similar, el dopaje del silicio con un elemento del grupo 13 , como el boro , el aluminio o el galio, da como resultado la introducción de niveles aceptores que atrapan electrones que pueden ser excitados desde la banda de valencia llena, creando un semiconductor de tipo p . [ 48 ] La unión de silicio de tipo n con silicio de tipo p crea una unión p-n con un nivel de Fermi común; los electrones fluyen de n a p, mientras que los huecos fluyen de p a n, creando una caída de voltaje. Esta unión p-n actúa así como un diodo que puede rectificar la corriente alterna, permitiendo que la corriente pase más fácilmente en una dirección que en la otra. Un transistor es una unión n-p-n, con una capa delgada de silicio débilmente de tipo p entre dos regiones de tipo n. Polarizar el emisor a través de un pequeño voltaje directo y el colector a través de un gran voltaje inverso permite que el transistor actúe como un amplificador de triodo . [ 48 ]

Estructura cristalina

El silicio cristaliza en una estructura covalente gigante en condiciones estándar, específicamente en una red cristalina cúbica de diamante ( grupo espacial 227 ). Por lo tanto, tiene un alto punto de fusión de 1414  °C, ya que se requiere mucha energía para romper los fuertes enlaces covalentes y fundir el sólido. Al fundirse, el silicio se contrae a medida que se rompe la red tetraédrica de enlaces de largo alcance y se llenan los huecos en dicha red, de forma similar al hielo de agua cuando se rompen los enlaces de hidrógeno al fundirse. No tiene alótropos termodinámicamente estables a presión estándar, pero se conocen varias otras estructuras cristalinas a presiones más altas. La tendencia general es un aumento del número de coordinación con la presión, que culmina en un alótropo hexagonal compacto a unos 40 gigapascales conocido como Si–VII (la modificación estándar es Si–I). Un alótropo llamado BC8 (o bc8), que posee una red cúbica centrada en el cuerpo con ocho átomos por celda unitaria primitiva ( grupo espacial 206 ), puede crearse a alta presión y permanece metaestable a baja presión. Sus propiedades se han estudiado en detalle. [ 49 ] 

El silicio hierve a 3265  °C: esta temperatura, si bien es alta, sigue siendo inferior a la temperatura a la que su congénere más ligero, el carbono, se sublima (3642  °C), y el silicio tiene un calor de vaporización menor que el carbono, lo que concuerda con el hecho de que el enlace Si–Si es más débil que el enlace C–C. [ 50 ]

También es posible construir capas de siliceno análogas al grafeno . [ 51 ] [ 52 ]

isótopos

El silicio natural se compone de tres isótopos estables : 28Si (92,24%), 29Si (4,67%) y 30Si (3,07%). [ 13 ] De estos, solo el 29Si , que es impar , se utiliza en espectroscopia de RMN y EPR , [ 53 ] y tiene espín nuclear ( I = 1/2 ) . [ 31 ] Los tres se producen en supernovas de tipo Ia [ 54 ] [ 55 ] mediante el proceso de combustión de oxígeno , y el 28Si se forma como parte del proceso alfa , siendo por lo tanto el más abundante. La fusión de 28Si con partículas alfa mediante reordenamiento por fotodesintegración en las estrellas se conoce como el proceso de combustión de silicio ; es la última etapa de la nucleosíntesis estelar antes del rápido colapso y la violenta explosión de la estrella en cuestión en una supernova de tipo II . [ 56 ]

Se han caracterizado veintidós radioisótopos , siendo los dos más estables el 32Si con una vida media de aproximadamente 157  años y el 31Si con una vida media de 2,62  horas. Todos los isótopos radiactivos restantes tienen vidas medias inferiores a siete segundos, y la mayoría de estos tienen vidas medias inferiores a una décima de segundo. [ 13 ] El 32Si experimenta una desintegración beta de baja energía a 32P y luego a 32S estable . El 31Si puede producirse por activación neutrónica del silicio natural y, por lo tanto , es útil para el análisis cuantitativo; puede detectarse fácilmente por su característica desintegración beta a 31P estable, en la que el electrón emitido transporta hasta 1,48 MeV de energía. [ 31 ] 

Los isótopos conocidos del silicio varían en número másico de 22 a 45. El modo de desintegración más común de los isótopos con números másicos inferiores a los tres isótopos estables es la desintegración β + a isótopos de aluminio , y el modo de desintegración más común para los isótopos inestables más pesados ​​es la desintegración beta a isótopos de fósforo como productos de desintegración. [ 13 ] Se informó de 46 Si en colisiones de 70 Zn con Be en experimentos en la Fábrica de Haces de Isótopos Radiactivos . [ 57 ]

El silicio puede llegar a los océanos a través del agua subterránea y el transporte fluvial . Los grandes flujos de entrada de agua subterránea tienen una composición isotópica distinta a la de los aportes de silicio fluvial. Las variaciones isotópicas en el agua subterránea y el transporte fluvial contribuyen a las variaciones en los valores de 30Si oceánicos . Actualmente, existen diferencias sustanciales en los valores isotópicos de las aguas profundas en las cuencas oceánicas del mundo . Entre los océanos Atlántico y Pacífico, existe un gradiente de 30Si en aguas profundas superior a 0,3 partes por mil. El 30Si se asocia comúnmente con la productividad en los océanos. [ 58 ]

Química y compuestos

El silicio cristalino a granel es bastante inerte, pero se vuelve más reactivo a altas temperaturas. Al igual que su vecino el aluminio, el silicio forma una capa superficial delgada y continua de dióxido de silicio ( SiO₂) .2 ) que protege el material subyacente de la oxidación. Debido a esto, el silicio no reacciona de forma apreciable con el aire por debajo de 900 °C. Entre 950 °C y 1160 °C, la velocidad de formación delvítreoaumenta rápidamente, y cuando se alcanzan los 1400 °C,el nitrógenotambién reacciona para dar los nitruros SiN ySi3 N4. El silicio reacciona conazufrea 600 °C yfósforoa 1000 °C. Sin embargo, esta capa de óxido no impide la reacción con loshalógenos;el flúorataca al silicio vigorosamente a temperatura ambiente,el clorolo hace a unos 300 °C, yel bromoyel yodoa unos 500 °C. El silicio no reacciona con la mayoría de los ácidos acuosos, pero se oxida y compleja conmezclasde ácido fluorhídricoclorooácido nítricopara formarhexafluorosilicatos. Se disuelve fácilmente en álcali acuoso caliente para formarsilicatos. [ 60 ] A altas temperaturas, el silicio también reacciona conhaluros de alquilo; esta reacción puede ser catalizada porcobrepara sintetizar directamentede organosiliciocomo precursores dede silicona. Al fundirse, el silicio se vuelve extremadamente reactivo, aleándose con la mayoría de los metales para formarsiliciurosy reduciendo la mayoría de los óxidos metálicos debido a que elcalor de formacióndel dióxido de silicio es muy grande. De hecho, el silicio fundido reacciona prácticamente con cualquier tipo conocido de material de crisol (excepto su propio óxido,SiO2 ). [ 61 ] : 13Esto sucede debido a las altas fuerzas de unión del silicio para los elementos ligeros y a su alto poder disolvente para la mayoría de los elementos. [ 61 ] : 13Como resultado, los recipientes para silicio líquido deben estar hechos derefractariose inertes comoel dióxido de circonioo los boruros de los grupos 4, 5 y 6. [ 50 ] [ 62 ]

La coordinación tetraédrica es un motivo estructural importante en la química del silicio, al igual que en la del carbono. Sin embargo, la subcapa 3p es bastante más difusa que la subcapa 2p y no se hibrida tan bien con la subcapa 3s. Como resultado, la química del silicio y sus congéneres más pesados ​​muestra diferencias significativas con respecto a la del carbono, [ 63 ] y por lo tanto la coordinación octaédrica también es significativa. [ 64 ] Por ejemplo, la electronegatividad del silicio (1,90) es mucho menor que la del carbono (2,55), porque los electrones de valencia del silicio están más lejos del núcleo que los del carbono y, por lo tanto, experimentan fuerzas electrostáticas de atracción menores del núcleo. La escasa superposición de los orbitales 3p también resulta en una tendencia mucho menor hacia la catenación (formación de enlaces Si–Si) para el silicio que para el carbono, debido al debilitamiento concomitante del enlace Si–Si en comparación con el enlace C–C: [ 65 ] la energía promedio del enlace Si–Si es aproximadamente 226  kJ/mol, en comparación con un valor de 356  kJ/mol para el enlace C–C. [ 66 ] Esto resulta en que los compuestos de silicio con enlaces múltiples sean generalmente mucho menos estables que sus contrapartes de carbono, un ejemplo de la regla del doble enlace . Por otro lado, la presencia de nodos radiales en los orbitales 3p del silicio sugiere la posibilidad de hipervalencia , como se observa en derivados de silicio de cinco y seis coordenadas como SiX − 5 y SiF 2− 6 . [ 67 ] [ 65 ] Por último, debido a la creciente brecha de energía entre los orbitales de valencia s y p a medida que se desciende en el grupo, el estado divalente adquiere mayor importancia desde el carbono hasta el plomo, de modo que se conocen algunos compuestos divalentes inestables para el silicio; esta disminución del estado de oxidación principal, junto con el aumento de los radios atómicos, resulta en un aumento del carácter metálico hacia abajo en el grupo. El silicio ya muestra cierto comportamiento metálico incipiente, particularmente en el comportamiento de sus compuestos de óxido y su reacción con ácidos y bases (aunque esto requiere cierto esfuerzo), y por lo tanto a menudo se le denomina metaloide en lugar de no metal. [ 65 ] El germanio muestra más, y el estaño generalmente se considera un metal. [ 19 ]

El silicio muestra claras diferencias con el carbono. Por ejemplo, la química orgánica tiene muy pocas analogías con la química del silicio, mientras que los minerales de silicato presentan una complejidad estructural inexistente en los oxocarbonos . [ 68 ] El silicio tiende a parecerse mucho más al germanio que al carbono, y esta semejanza se ve reforzada por la contracción del bloque d , lo que resulta en que el tamaño del átomo de germanio sea mucho más cercano al del átomo de silicio de lo que predecirían las tendencias periódicas. [ 69 ] Sin embargo, aún existen algunas diferencias debido a la creciente importancia del estado divalente en el germanio en comparación con el silicio. Además, la menor fuerza del enlace Ge–O en comparación con la fuerza del enlace Si–O da como resultado la ausencia de polímeros de "germanona" que serían análogos a los polímeros de silicona. [ 66 ]

Aparición

Olivino

El silicio es el octavo elemento más abundante del universo , después del hidrógeno , el helio , el oxígeno , el carbono , el neón , el hierro y el nitrógeno . Esto difiere de la abundancia de elementos en la corteza terrestre debido a la separación sustancial de los elementos que tuvo lugar durante la formación del Sistema Solar . El silicio constituye el 27,2% de la corteza terrestre en peso, solo superado por el oxígeno, con un 45,5%, con el que siempre está asociado en la naturaleza. Una mayor fracción tuvo lugar durante la formación de la Tierra por diferenciación planetaria : el núcleo terrestre , que constituye el 31,5% de la masa de la Tierra, tiene una composición aproximada de Fe25 Ni2 Co0,1 S3 ; elmantoconstituye el 68,1% de la masa de la Tierra y está compuesto principalmente de óxidos y silicatos más densos, un ejemplo de los cuales esla olivina,(Mg,Fe)2 SiO4 ; mientras que los minerales silíceos más ligeros, comolos aluminosilicatos, ascienden a la superficie y forman la corteza, constituyendo el 0,4% de la masa de la Tierra. [ 70 ] [ 71 ]

La cristalización de rocas ígneas a partir de magma depende de varios factores, entre ellos la composición química del magma, la velocidad de enfriamiento y algunas propiedades de los minerales individuales que se formarán, como la energía reticular , el punto de fusión y la complejidad de su estructura cristalina. A medida que el magma se enfría, aparece primero el olivino , seguido del piroxeno , el anfíbol , la mica biotita , el feldespato ortoclasa , la mica moscovita , el cuarzo , las zeolitas y, finalmente, los minerales hidrotermales. Esta secuencia muestra una tendencia hacia unidades de silicatos cada vez más complejas con el enfriamiento, y la introducción de aniones hidróxido y fluoruro además de óxidos. Muchos metales pueden sustituir al silicio. Después de que estas rocas ígneas sufren meteorización , transporte y deposición, se forman rocas sedimentarias como arcilla, lutita y arenisca. El metamorfismo también puede ocurrir a altas temperaturas y presiones, creando una variedad aún mayor de minerales. [ 70 ]

Existen cuatro fuentes de flujos de silicio hacia el océano: la meteorización química de rocas continentales, el transporte fluvial, la disolución de silicatos terrígenos continentales y la reacción entre basaltos submarinos y fluidos hidrotermales que liberan silicio disuelto. Estos cuatro flujos están interconectados en el ciclo biogeoquímico del océano, ya que todos se formaron inicialmente a partir de la meteorización de la corteza terrestre. [ 72 ]

Aproximadamente entre 300 y 900 megatoneladas de polvo eólico se depositan en los océanos del mundo cada año. De ese valor, entre 80 y 240 megatoneladas se presentan en forma de silicio particulado. La cantidad total de silicio particulado depositado en el océano es aún menor que la cantidad de silicio que ingresa al océano a través del transporte fluvial. [ 73 ] Los aportes eólicos de silicio litogénico particulado a los océanos Atlántico Norte y Pacífico Noroccidental son el resultado del polvo que se deposita en los océanos desde el Sahara y el desierto de Gobi, respectivamente. [ 72 ] El transporte fluvial es la principal fuente de ingreso de silicio al océano en las regiones costeras, mientras que la deposición de silicio en mar abierto está fuertemente influenciada por la sedimentación de polvo eólico. [ 73 ]

Producción

El silicio con una pureza del 96-99% se obtiene mediante la reducción carbotérmica de cuarcita o arena con coque de alta pureza . La reducción se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico , utilizando un exceso de SiO2 para evitarde carburo de silicio(SiC): [ 31 ]

SiO2 + 2 C → Si + 2 CO
2 SiC + SiO2 → 3 Si + 2 CO
Aleación de ferrosilicio

Esta reacción, conocida como reducción carbotérmica del dióxido de silicio, generalmente se lleva a cabo en presencia de chatarra de hierro con bajas cantidades de fósforo y azufre , produciendo ferrosilicio . [ 31 ] El ferrosilicio, una aleación de hierro y silicio que contiene proporciones variables de silicio elemental y hierro, representa aproximadamente el 80% de la producción mundial de silicio elemental, siendo China el principal proveedor de silicio elemental, con 4,6  millones de toneladas (o dos tercios de la producción mundial) de silicio, la mayor parte en forma de ferrosilicio. Le siguen Rusia (610 000 t), Noruega (330 000 t), Brasil (240 000 t) y Estados Unidos (170 000 t). [ 74 ] El ferrosilicio se utiliza principalmente en la industria del hierro y el acero (véase más adelante ) con un uso principal como aditivo de aleación en hierro o acero y para la desoxidación del acero en plantas siderúrgicas integradas. [ 31 ] La mayor parte del silicio elemental producido permanece como una aleación de ferrosilicio, y solo aproximadamente el 20% se refina hasta alcanzar la pureza metalúrgica (un total de 1,3 a 1,5 millones de toneladas métricas al año). Se estima que el 15% de la producción mundial de silicio metalúrgico se refina aún más hasta alcanzar la pureza de semiconductor. [ 75 ]

Otra reacción, a veces utilizada, es la reducción aluminotérmica del dióxido de silicio, como sigue: [ 76 ]

3 SiO2 + 4 Al → 3 Si + 2Al2 O3

La lixiviación de silicio en polvo con una pureza del 96-97% con agua produce silicio con una pureza de aproximadamente el 98,5%, que se utiliza en la industria química. Sin embargo, se necesita una pureza aún mayor para las aplicaciones de semiconductores, y esta se obtiene mediante la reducción de tetraclorosilano (tetracloruro de silicio) o triclorosilano . El primero se obtiene clorando silicio de desecho y el segundo es un subproducto de la producción de silicona . Estos compuestos son volátiles y, por lo tanto, se pueden purificar mediante destilación fraccionada repetida , seguida de la reducción a silicio elemental con zinc metálico muy puro como agente reductor. Los trozos esponjosos de silicio así producidos se funden y luego se cultivan para formar monocristales cilíndricos, antes de ser purificados mediante refinamiento por zonas . Otras rutas utilizan la descomposición térmica de silano o tetraiodosilano ( SiI4 ). Otro proceso utilizado es la reducción delhexafluorosilicato de sodio, un subproducto común de la industria de fertilizantes fosfatados, mediantesodio: este proceso es altamente exotérmico y, por lo tanto, no requiere ninguna fuente de energía externa. El silicio hiperfino se fabrica con una pureza mayor que casi cualquier otro material:de transistoresrequiere niveles de impurezas en los cristales de silicio inferiores a 1 parte por 10¹⁰,y en casos especiales se necesitan y se alcanzan niveles de impurezas inferiores a 1 parte por10¹². [ 31 ]

Las nanoestructuras de silicio se pueden producir directamente a partir de arena de sílice mediante procesos metalotérmicos convencionales o mediante síntesis por combustión. Estos materiales de silicio nanoestructurados se pueden utilizar en diversas aplicaciones funcionales, como el ánodo de baterías de iones de litio (LIB), otras baterías de iones, futuros dispositivos informáticos como memristores o aplicaciones fotocatalíticas. [ 77 ]

Aplicaciones

compuestos

La mayor parte del silicio se utiliza industrialmente sin purificar, a menudo con un procesamiento relativamente escaso a partir de su forma natural. Más del 90 % de la corteza terrestre está compuesta de minerales de silicato , que son compuestos de silicio y oxígeno, frecuentemente con iones metálicos cuando los aniones de silicato con carga negativa requieren cationes para equilibrar la carga. Muchos de estos tienen usos comerciales directos, como arcillas, arena de sílice y la mayoría de los tipos de piedra de construcción. Por lo tanto, la gran mayoría de los usos del silicio son como compuestos estructurales, ya sea como minerales de silicato o sílice (dióxido de silicio crudo). Los silicatos se utilizan en la fabricación de cemento Portland (compuesto principalmente de silicatos de calcio), que se emplea en morteros de construcción y estuco moderno , pero, más importante aún, combinados con arena de sílice y grava (que generalmente contiene minerales de silicato como el granito), para fabricar el hormigón que constituye la base de la mayoría de los proyectos de construcción industrial más grandes del mundo moderno. [ 78 ]

La sílice se utiliza para fabricar ladrillos refractarios , un tipo de cerámica. Los minerales de silicato también se encuentran en la cerámica blanca , una importante clase de productos que generalmente contienen diversos tipos de minerales de arcilla cocida (filosilicatos de aluminio naturales). Un ejemplo es la porcelana , que se basa en el mineral de silicato caolinita . El vidrio tradicional ( vidrio de sílice- soda-cálcica ) también cumple muchas de las mismas funciones y se utiliza para ventanas y recipientes. Además, las fibras de vidrio especiales a base de sílice se utilizan para la fibra óptica , así como para producir fibra de vidrio para soporte estructural y lana de vidrio para aislamiento térmico .

Las siliconas se utilizan a menudo en tratamientos impermeabilizantes , compuestos de moldeo , agentes desmoldantes , sellos mecánicos, grasas y ceras de alta temperatura y compuestos de calafateo . La silicona también se utiliza a veces en implantes mamarios , lentes de contacto, explosivos y pirotecnia . [ 79 ] La plastilina Silly Putty se fabricó originalmente añadiendo ácido bórico al aceite de silicona . [ 80 ] Otros compuestos de silicio funcionan como abrasivos de alta tecnología y nuevas cerámicas de alta resistencia basadas en carburo de silicio . El silicio es un componente de algunas superaleaciones .

Aleaciones

El silicio elemental se añade al hierro fundido en forma de ferrosilicio o aleaciones de silicocalcio para mejorar el rendimiento en la fundición de secciones delgadas y prevenir la formación de cementita en las zonas expuestas al aire. La presencia de silicio elemental en el hierro fundido actúa como sumidero de oxígeno, lo que permite un control más preciso del contenido de carbono del acero, que debe mantenerse dentro de límites estrictos para cada tipo de acero. La producción y el uso de ferrosilicio son indicadores clave para la industria siderúrgica, y aunque esta forma de silicio elemental es altamente impura, representa el 80 % del consumo mundial de silicio libre. El silicio es un componente importante del acero para transformadores , ya que modifica su resistividad y sus propiedades ferromagnéticas . [ 81 ]

Las propiedades del silicio pueden utilizarse para modificar aleaciones con metales distintos del hierro. El silicio de "grado metalúrgico" es silicio con una pureza del 95-99%. Alrededor del 55% del consumo mundial de silicio de pureza metalúrgica se destina a la producción de aleaciones de aluminio-silicio ( aleaciones de silumin ) para piezas fundidas de aluminio , principalmente para su uso en la industria automotriz . La importancia del silicio en la fundición de aluminio radica en que una cantidad significativamente alta (12%) de silicio en el aluminio forma una mezcla eutéctica que se solidifica con muy poca contracción térmica. Esto reduce considerablemente el desgarro y las grietas formadas por la tensión a medida que las aleaciones fundidas se enfrían hasta solidificarse. El silicio también mejora significativamente la dureza y, por lo tanto, la resistencia al desgaste del aluminio. [ 82 ] [ 75 ] El silicio de grado metalúrgico se obtiene fundiendo cuarzo o cuarcita en un gran horno de arco, en un proceso de reducción carbotérmica con material que contiene carbono, como carbón, coque o carbón vegetal y virutas de madera para la circulación de gas. Esta técnica de producción sin hierro se utiliza a menudo para la producción de polisilicio para dispositivos fotovoltaicos y también semiconductores. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ] [ 86 ]

Electrónica

Los dispositivos semiconductores de silicio hacen posible la tecnología de la información moderna. Las aplicaciones electrónicas son amplias e incluyen microelectrónica, computación, optoelectrónica y nanotecnología. [ 87 ] : 25 Entre las muchas ventajas del silicio para la electrónica se encuentran: bajo costo, formación de grandes monocristales puros, no es quebradizo, conduce adecuadamente el calor generado por la actividad eléctrica, puede microestructurarse y modificarse en capas, y su óxido es un excelente aislante. [ 87 ] : 40

Se estima que el 15% de la producción mundial de silicio de grado metalúrgico se refina hasta alcanzar la pureza de semiconductor. [ 75 ] Este es típicamente el material monocristalino de pureza "nueve-9" o 99,9999999%, [ 88 ] prácticamente libre de defectos . [ 89 ]

El silicio monocristalino de tal pureza se produce generalmente mediante el proceso Czochralski y se utiliza para fabricar obleas de silicio empleadas en la industria de semiconductores , en electrónica y en algunas aplicaciones fotovoltaicas de alto coste y alta eficiencia . [ 90 ] El silicio puro es un semiconductor intrínseco , lo que significa que, a diferencia de los metales, conduce huecos de electrones y electrones liberados de los átomos por el calor. La conductividad eléctrica del silicio intrínseco aumenta con la temperatura debido al ensanchamiento de la distribución de Fermi-Dirac . El silicio puro tiene una conductividad demasiado baja (es decir, una resistividad demasiado alta ) para ser utilizado como elemento de circuito en electrónica. En la práctica, el silicio puro se dopa con pequeñas concentraciones de elementos con diferente número de electrones de valencia (típicamente boro y fósforo), lo que aumenta considerablemente su conductividad y ajusta su respuesta eléctrica controlando el número y el tipo ( positivo o negativo ) de portadores de carga activados. Este control es necesario para transistores , células solares , detectores semiconductores y otros dispositivos semiconductores utilizados en la industria informática y otras aplicaciones técnicas. [ 91 ] En fotónica de silicio , el silicio puede utilizarse como medio láser Raman de onda continua para producir luz coherente. [ 92 ]

Oblea de silicio que ha sido oxidada térmicamente con vapor de agua a 1100 °C para obtener una capa de dióxido de silicio de aproximadamente 30 nm. Las regiones transparentes se han grabado para dejarlas al descubierto y poder doparlas posteriormente.

En los circuitos integrados comunes , una oblea de silicio monocristalino (Si) sirve como soporte mecánico para los circuitos. Los elementos del circuito ( transistores ) se crean mediante dopaje y se pasivan con capas delgadas de óxido de silicio , un aislante que se produce fácilmente en superficies de Si mediante procesos de oxidación térmica o deposición química de vapor (CVD) (entre otros métodos). La oxidación térmica es la más común e implica exponer el Si al oxígeno bajo condiciones específicas. El espesor de óxido resultante se puede predecir mediante el modelo de Deal-Grove . El silicio es el material más popular para circuitos integrados debido a la alta estabilidad y facilidad de formación de su óxido nativo (SiO₂ ) . El óxido aislante de silicio no es soluble en agua, lo que le da una ventaja sobre el germanio . [ 93 ] El germanio (Ge) se utilizó para la primera versión del transistor y tiene propiedades electrónicas similares al silicio, como la movilidad de portadores y la banda prohibida . Sin embargo, las tecnologías basadas en Ge finalmente fracasaron debido a la inestabilidad del GeO₂ . El germanio todavía se utiliza en la electrónica de semiconductores moderna como dopante para mejorar la movilidad de los huecos en la fuente y el drenador de los transistores PMOS .

El silicio monocristalino es caro de producir y generalmente solo se justifica en la producción de circuitos integrados, donde pequeñas imperfecciones del cristal pueden interferir con las pequeñas rutas del circuito. [ 94 ] Para otros usos, se pueden emplear otros tipos de silicio puro. Estos incluyen silicio amorfo hidrogenado y silicio metalúrgico mejorado (UMG-Si) utilizado en la producción de electrónica de bajo costo y gran área en aplicaciones como pantallas de cristal líquido y células solares de película delgada de gran área y bajo costo . Estos grados semiconductores de silicio son ligeramente menos puros o policristalinos en lugar de monocristalinos, y se producen en cantidades comparables a las del silicio monocristalino: de 75 000 a 150 000 toneladas métricas por año. El mercado para el grado menor está creciendo más rápidamente que para el silicio monocristalino. Para 2013, se proyectaba que la producción de silicio policristalino, utilizado principalmente en células solares, alcanzaría las 200.000 toneladas métricas por año, mientras que se esperaba que el silicio monocristalino de grado semiconductor se mantuviera por debajo de las 50.000 toneladas por año. [ 75 ]

Puntos cuánticos

Los puntos cuánticos de silicio se crean mediante el procesamiento térmico del silsesquioxano de hidrógeno en nanocristales que varían desde unos pocos nanómetros hasta unos pocos micrómetros, mostrando propiedades luminiscentes dependientes del tamaño. [ 95 ] [ 96 ] Los nanocristales muestran grandes desplazamientos de Stokes que convierten fotones en el rango ultravioleta en fotones en el visible o infrarrojo, dependiendo del tamaño de la partícula, lo que permite aplicaciones en pantallas de puntos cuánticos y concentradores solares luminiscentes debido a su limitada autoabsorción. Una ventaja de usar puntos cuánticos basados ​​en silicio en lugar de cadmio o indio es la naturaleza no tóxica y libre de metales del silicio. [ 97 ] [ 98 ] Otra aplicación de los puntos cuánticos de silicio es para la detección de materiales peligrosos. Los sensores aprovechan las propiedades luminiscentes de los puntos cuánticos mediante la extinción de la fotoluminiscencia en presencia de la sustancia peligrosa. [ 99 ] Existen muchos métodos utilizados para la detección de sustancias químicas peligrosas, entre los que se incluyen la transferencia de electrones, la transferencia de energía por resonancia de fluorescencia y la generación de fotocorriente. [ 100 ] La extinción por transferencia de electrones ocurre cuando el orbital molecular desocupado más bajo (LUMO) tiene una energía ligeramente inferior a la de la banda de conducción del punto cuántico, lo que permite la transferencia de electrones entre ambos, evitando la recombinación de huecos y electrones dentro de los nanocristales. El efecto también puede lograrse a la inversa con una molécula donadora cuyo orbital molecular ocupado más alto (HOMO) se encuentra ligeramente por encima del borde de la banda de valencia del punto cuántico, lo que permite la transferencia de electrones entre ellos, llenando los huecos y evitando la recombinación. La transferencia de energía por resonancia de fluorescencia ocurre cuando se forma un complejo entre el punto cuántico y una molécula extintora. El complejo continúa absorbiendo luz, pero cuando la energía se convierte al estado fundamental, no libera un fotón, extinguiendo así el material. El tercer método utiliza un enfoque diferente al medir la fotocorriente emitida por los puntos cuánticos en lugar de monitorear la pantalla fotoluminiscente. Si la concentración del compuesto químico deseado aumenta, la fotocorriente emitida por los nanocristales cambiará en respuesta. [ 101 ]

Almacenamiento de energía térmica

El silicio sólido o fundido ofrece temperaturas de almacenamiento mucho más elevadas que las sales, con la consiguiente mayor capacidad y eficiencia. Se está investigando como una posible tecnología de almacenamiento más eficiente energéticamente. El silicio es capaz de almacenar más de 1 MWh de energía por metro cúbico a 1400  °C. Una ventaja adicional es la relativa abundancia del silicio en comparación con las sales utilizadas para el mismo fin. [ 102 ] [ 103 ]

La tecnología de almacenamiento de energía térmica mediante silicio caliente permitiría almacenar una cantidad significativa de energía térmica a temperaturas extremadamente altas (alrededor de 1400-2000  °C). Esto se aprovecharía utilizando el silicio fundido al rojo vivo para almacenar el exceso de electricidad generada a partir de fuentes renovables cercanas, como la energía solar y la eólica. Este sistema permitiría un almacenamiento de energía más eficiente, económico y de mayor duración en comparación con otras opciones de almacenamiento de calor sensible. [ 104 ]

Función biológica

Una diatomea, encerrada en una pared celular de sílice.

Aunque el silicio está fácilmente disponible en forma de silicatos , muy pocos organismos lo utilizan directamente. Las diatomeas , los radiolarios y las esponjas silíceas utilizan sílice biogénica como material estructural para sus esqueletos. Algunas plantas acumulan sílice en sus tejidos y requieren silicio para su crecimiento, por ejemplo, el arroz . Las plantas pueden absorber silicio como ácido ortosilícico (también conocido como ácido monosilícico) y transportarlo a través del xilema , donde forma complejos amorfos con componentes de la pared celular. Se ha demostrado que esto mejora la resistencia y la integridad estructural de la pared celular en algunas plantas, reduciendo así la herbivoría por insectos y las infecciones patógenas. En ciertas plantas, el silicio también puede regular positivamente la producción de compuestos orgánicos volátiles y fitohormonas que desempeñan un papel importante en los mecanismos de defensa de las plantas. [ 105 ] [ 106 ] [ 107 ] En plantas más avanzadas, los fitolitos de sílice ( ópalo ) proporcionan soporte estructural. [ 108 ] [ 109 ] [ 106 ]

Se sabe que varios cultivos hortícolas se protegen contra patógenos fúngicos con sílice, hasta tal punto que la aplicación de fungicidas puede fracasar si no se complementa con una nutrición de silicio suficiente. Las moléculas de defensa vegetal silíceas activan algunas fitoalexinas , lo que significa que algunas de ellas son sustancias señalizadoras que producen inmunidad adquirida . Cuando se ven privadas de esta sustancia, algunas plantas la compensan aumentando la producción de otras sustancias defensivas. [ 106 ]

La vida en la Tierra se compone principalmente de carbono , pero la astrobiología considera que la vida extraterrestre podría tener otros tipos hipotéticos de bioquímica . El silicio se considera una alternativa al carbono, ya que puede crear moléculas complejas y estables con cuatro enlaces covalentes, necesarios para un análogo del ADN , y está disponible en grandes cantidades. [ 110 ]

Influencias microbianas marinas

Las diatomeas utilizan silicio en forma de sílice biogénica (bSi), [ 111 ] que es captada por la proteína transportadora de silicio (SIT) para ser utilizada predominantemente en la estructura de la pared celular como frústulas. [ 112 ] El silicio ingresa al océano en forma disuelta como ácido silícico o silicato. [ 113 ] Dado que las diatomeas son uno de los principales usuarios de estas formas de silicio, contribuyen en gran medida a la concentración de silicio en todo el océano. El silicio forma un perfil similar al de los nutrientes en el océano debido a la productividad de las diatomeas en profundidades someras. [ 113 ] Por lo tanto, la concentración de silicio es menor en el océano somero y mayor en el océano profundo.

La productividad de las diatomeas en la superficie del océano contribuye a la cantidad de silicio exportado a la parte inferior del océano. [ 114 ] Cuando las células de diatomeas se lisan en la superficie del océano, sus nutrientes, como el hierro, el zinc y el silicio, son transportados a la parte inferior del océano mediante un proceso llamado nieve marina . La nieve marina implica la transferencia descendente de materia orgánica particulada mediante la mezcla vertical de materia orgánica disuelta. [ 115 ] Se ha sugerido que el silicio se considera crucial para la productividad de las diatomeas y, mientras haya ácido silícico disponible para que las diatomeas lo utilicen, estas también pueden contribuir a otras concentraciones importantes de nutrientes en las profundidades del océano. [ 116 ]

En las zonas costeras, las diatomeas son los principales organismos fitoplanctónicos y contribuyen en gran medida a la producción de sílice biogénica. Sin embargo, en mar abierto, las diatomeas tienen un papel reducido en la producción anual global de sílice. Las diatomeas en los giros subtropicales del Atlántico Norte y el Pacífico Norte solo contribuyen con alrededor del 5-7% de la producción anual global de sílice marina. El Océano Austral produce aproximadamente un tercio de la sílice biogénica marina global. [ 72 ] Se dice que el Océano Austral tiene una "división biogeoquímica" [ 117 ] ya que solo cantidades minúsculas de silicio se transportan fuera de esta región.

Nutrición humana

Hay cierta evidencia de que el silicio es importante para la salud humana para sus uñas, cabello, huesos y tejidos de la piel, [ 118 ] por ejemplo, en estudios que demuestran que las mujeres premenopáusicas con mayor ingesta dietética de silicio tienen mayor densidad ósea , y que la suplementación con silicio puede aumentar el volumen y la densidad ósea en pacientes con osteoporosis . [ 119 ] El silicio es necesario para la síntesis de elastina y colágeno , de los cuales la aorta contiene la mayor cantidad en el cuerpo humano, [ 120 ] y se ha considerado un elemento esencial ; [ 121 ] sin embargo, es difícil probar su esencialidad, porque el silicio es muy común y, por lo tanto, los síntomas de deficiencia son difíciles de reproducir. [ 122 ] [ 123 ]

El silicio fue reconocido como un "elemento nutritivo" por el Instituto Internacional de Nutrición Vegetal (IPNI) y como una "sustancia beneficiosa" por la Asociación de Funcionarios Estadounidenses de Control de Alimentos Vegetales. [ 124 ]

Seguridad

Las personas pueden estar expuestas al silicio elemental en el lugar de trabajo al inhalarlo, ingerirlo o tener contacto con la piel o los ojos. En los dos últimos casos, el silicio representa un riesgo leve como irritante. Es peligroso si se inhala. [ 125 ] La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal para la exposición al silicio en el lugar de trabajo en 15  mg/m³ de exposición total y 5  mg/m³ de exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 10  mg/m³ de exposición total y 5  mg/m³ de exposición respiratoria durante una jornada laboral de ocho horas. [ 126 ] La inhalación de polvo de sílice cristalina puede provocar silicosis , una enfermedad pulmonar ocupacional caracterizada por inflamación y cicatrización en forma de lesiones nodulares en los lóbulos superiores de los pulmones . [ 127 ]

Véase también

Notas

  1. ↑ Aunque el carbono permanece sólido a temperaturas más altas que el silicio, se sublima a presión atmosférica en lugar de fundirse y hervir, por lo que no tiene punto de fusión ni punto de ebullición.

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    • El artículo anterior fue reimpreso en francés en: Berzelius (1824) "Décomposition du fluate de silice par le potasio" (Descomposición del fluoruro de sílice por potasio), Annales de Chimie et de Physique , 27 : 337–359.
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