Sobre el Silicio
El silicio es un sólido cristalino duro y quebradizo con un brillo metálico gris azulado, es un metaloide y semiconductor tetravalente.
Resumen
| Elemento | Silicio |
| Número atómico | 14 |
| Categoría de elemento | Metaloides |
| Fase en STP | Sólido |
| Densidad | 2,33 g / cm3 |
| Resistencia a la tracción | 170 MPa |
| Límite de elastacidad | 165 MPa |
| Módulo de Young | 150 GPa |
| Escala de Mohs | 7 |
| Dureza Brinell | 2300 MPa |
| Dureza Vickers | N / A |
| Punto de fusion | 1410 ° C |
| Punto de ebullición | 3265 ° C |
| Conductividad térmica | 148 W / mK |
| Coeficiente de expansión térmica | 2,6 µm / mK |
| Calor especifico | 0,71 J / g K |
| Calor de fusión | 50,55 kJ / mol |
| Calor de vaporización | 384,22 kJ / mol |
| Resistividad eléctrica [medidor de nanoOhmios] | 2,3E12 |
| Susceptibilidad magnética | −3,9e-6 cm ^ 3 / mol |
Aplicaciones del Silicio
La mayor parte del silicio se usa industrialmente sin purificarse y, de hecho, a menudo con un procesamiento comparativamente pequeño de su forma natural. El silicio es un ingrediente vital en las aleaciones de aluminio, acero y hierro. Se agrega como agente fundente para aleaciones de cobre. En forma de arcilla y arena, se utiliza para fabricar ladrillos y hormigón; es un valioso material refractario para trabajos a alta temperatura, por ejemplo, arenas de moldeo para piezas fundidas en aplicaciones de fundición. La sílice se utiliza para fabricar ladrillos refractarios, un tipo de cerámica. Los minerales de silicato también se encuentran en la cerámica blanca, una clase importante de productos que generalmente contienen varios tipos de minerales de arcilla cocidos (filosilicatos de aluminio naturales). Un ejemplo es la porcelana, que se basa en el mineral de silicato caolinita. El vidrio tradicional (vidrio sodocálcico a base de sílice) también funciona en muchas de las mismas formas, y también se utiliza para ventanas y contenedores. El metal de silicio hiperpuro y el silicio hiperpuro dopado (dopado con boro, fósforo, galio o arsénico) se utilizan en células solares, transistores y semiconductores.
Producción y precio del Silicio
Los precios de las materias primas cambian a diario. Están impulsados principalmente por la oferta, la demanda y los precios de la energía. En 2019, los precios del silicio puro rondaron los 500 $ / kg.
Solo superado por el oxígeno, el silicio es el elemento más abundante en la corteza terrestre. Se encuentra en rocas, arena, arcillas y suelos, combinado con oxígeno como dióxido de silicio o con oxígeno y otros elementos como silicatos. Los compuestos de silicio también se encuentran en el agua, en la atmósfera, en muchas plantas e incluso en ciertos animales. El silicio de una pureza del 96 al 99% se obtiene reduciendo la cuarcita o la arena con coque de alta pureza. La reducción se realiza en un horno de arco eléctrico.
Fuente: www.luciteria.com
Propiedades mecánicas del Silicio
Resistencia del Silicio
En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original. La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas.
Para la tensión de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que tienden a alargarse se conoce como resistencia máxima a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definida como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica).
Ver también: Resistencia de los materiales
Máxima resistencia a la tracción del Silicio
La resistencia máxima a la tracción del silicio es de 170 MPa.
Límite de elastacidad del Silicio
El límite elástico del silicio es de 165 MPa.
Módulo de Young del Silicio
El módulo de Young del silicio es 150 GPa.
Dureza del Silicio
En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La prueba de dureza Brinell es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.
La dureza Brinell del silicio es de aproximadamente 2300 MPa.
El método de prueba de dureza Vickers fue desarrollado por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de materiales. El método de prueba de dureza Vickers también se puede utilizar como método de prueba de microdureza , que se utiliza principalmente para piezas pequeñas, secciones delgadas o trabajos de profundidad de caja.
La dureza Vickers del silicio es aproximadamente N / A.
La dureza al rayado es la medida de la resistencia de una muestra a la deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. La escala más común para esta prueba cualitativa es la escala de Mohs , que se utiliza en mineralogía. La escala de Mohs de dureza mineral se basa en la capacidad de una muestra natural de mineral para rayar visiblemente otro mineral.
El silicio tiene una dureza de aproximadamente 7.
Ver también: dureza de materiales
Silicio – Estructura cristalina
Una posible estructura cristalina del silicio es una estructura cúbica de diamante centrada en las caras .
En los metales, y en muchos otros sólidos, los átomos están dispuestos en matrices regulares llamadas cristales. Una red de cristal es un patrón repetitivo de puntos matemáticos que se extiende por todo el espacio. Las fuerzas de los enlaces químicos provocan esta repetición. Es este patrón repetido el que controla propiedades como resistencia, ductilidad, densidad, conductividad (propiedad de conducir o transmitir calor, electricidad, etc.) y forma. Hay 14 tipos generales de patrones conocidos como celosías de Bravais.
Ver también: Estructura cristalina de materiales
Estructura cristalina del Silicio
Resistencia de los elementos
Elasticidad de los elementos
Dureza de los elementos
Propiedades térmicas del silicio
Silicio: punto de fusión y punto de ebullición
Punto de fusión del silicio es 1410 ° C .
Punto de silicio de ebullición es 3265 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar.
Silicio – Conductividad térmica
La conductividad térmica del silicio es 148 W / (m · K).
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica , k (o λ), medida en W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción . Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
Coeficiente de expansión térmica del Silicio
El coeficiente de expansión térmica lineal del silicio es de 2,6 µm / (m · K)
La expansión térmica es generalmente la tendencia de la materia a cambiar sus dimensiones en respuesta a un cambio de temperatura. Por lo general, se expresa como un cambio fraccional de longitud o volumen por cambio de temperatura unitario.
Silicio: calor específico, calor latente de fusión, calor latente de vaporización
El calor específico de silicio es 0,71 J / g K .
La capacidad calorífica es una propiedad extensa de la materia, lo que significa que es proporcional al tamaño del sistema. La capacidad calorífica C tiene la unidad de energía por grado o energía por kelvin. Cuando se expresa el mismo fenómeno como una propiedad intensiva, la capacidad calorífica se divide por la cantidad de sustancia, masa o volumen, por lo que la cantidad es independiente del tamaño o extensión de la muestra.
El calor latente de fusión del silicio es 50,55 kJ / mol .
El calor latente de vaporización del silicio es 384,22 kJ / mol .
El calor latente es la cantidad de calor que se agrega o se elimina de una sustancia para producir un cambio de fase. Esta energía rompe las fuerzas de atracción intermoleculares y también debe proporcionar la energía necesaria para expandir el gas (el trabajo pΔV ). Cuando se agrega calor latente, no se produce ningún cambio de temperatura. La entalpía de vaporización es función de la presión a la que tiene lugar esa transformación.
Punto de fusión de los elementos
Conductividad térmica de elementos
Expansión térmica de elementos
Capacidad calorífica de los elementos
Calor de fusión de elementos
Calor de vaporización de elementos
Silicio – Resistividad eléctrica – Susceptibilidad magnética
La propiedad eléctrica se refiere a la respuesta de un material a un campo eléctrico aplicado. Una de las principales características de los materiales es su capacidad (o falta de capacidad) para conducir corriente eléctrica. De hecho, los materiales se clasifican según esta propiedad, es decir, se dividen en conductores, semiconductores y no conductores.
Ver también: Propiedades eléctricas
La propiedad magnética se refiere a la respuesta de un material a un campo magnético aplicado . Las propiedades magnéticas macroscópicas de un material son una consecuencia de las interacciones entre un campo magnético externo y los momentos dipolares magnéticos de los átomos constituyentes . Diferentes materiales reaccionan a la aplicación de un campo magnético de manera diferente .
Ver también: Propiedades magnéticas
Resistividad eléctrica del Silicio
La resistividad eléctrica del silicio es 2,3E12 nΩ⋅m .
La conductividad eléctrica y su inversa, la resistividad eléctrica , es una propiedad fundamental de un material que cuantifica cómo el silicio conduce el flujo de corriente eléctrica. La conductividad eléctrica o conductancia específica es el recíproco de la resistividad eléctrica.
Susceptibilidad magnética del Silicio
La susceptibilidad magnética del silicio es −3,9e-6 cm ^ 3 / mol .
En electromagnetismo, la susceptibilidad magnética es la medida de la magnetización de una sustancia. La susceptibilidad magnética es un factor de proporcionalidad adimensional que indica el grado de magnetización del silicio en respuesta a un campo magnético aplicado.
Resistividad eléctrica de elementos
Susceptibilidad magnética de elementos
Otras propiedades del Silicio
