Article

10 dades sobre el silici


top-leaderboard-limit '>

Què tan bé coneixeu la taula periòdica? La nostra sèrie The Elements explora els elements fonamentals de l’univers observable i la seva rellevància per a la vostra vida, un per un.

El silici és un metal·loide: un element amb propietats no del tot similars a un metall, ni exactament com un no metall. Si teniu un telèfon mòbil a la butxaca o teniu brutícia a les sabates, porteu silici. Obteniu més informació sobre aquest element sempre present.

1. NOMÉS ÉS A TOT ARREU.

És el setè element més abundant de l’univers i encara més prevalent a l’escorça terrestre, només després de l’oxigen com a element més comú en pes. La capa sota l’escorça —el mantell— també és rica en silici. Amb un nombre atòmic de 14, es troba just a sota del carboni a la taula periòdica.

2. EL SILICI NO ÉS EL MATEIX QUE LA SILICONA.

iStock

La paraulasiliconapot fer pensar en els implants mamaris, però en realitat és un terme general per a un grup de substàncies sintètiques formades per àtoms de silici i oxigen alternats, amb molècules de carboni i hidrogen unides als laterals. En barrejar aquests grups laterals de molècules i crear enllaços entre cadenes, els químics poden crear silicones amb tot tipus de propietats diferents. Sí, podeu trobar silicones als implants mamaris, però també a l’esmalt del cotxe, a l’aïllament dels cables elèctrics i fins i tot al condicionador de cabells, on ajuden a calmar els cabells. També podem agrair a les silicones Silly Putty, que es va inventar durant la Segona Guerra Mundial, quan els científics intentaven crear una alternativa a la goma i, en canvi, van arribar a crear una nova joguina favorita nacional.

3. VAM UTILITZAR EL SILICI PER MILES D'ANYS SENSE CONEIXER LA SEVA NATURA ELEMENTAL.

La sílice és l’ingredient principal del vidre, que els humans fabriquen almenys des que els egipcis van fabricar perles a partir del material el 2500 aC. A la Xina, les dinasties Qin i Han van utilitzar pigments de color porpra i blau fets de silicats de coure de bari per a diverses decoracions, incloses les parts del famós exèrcit de terracota.



Van passar molts segles abans que la gent s’adonés que la substància es podia separar encara més en dos elements diferents: l’oxigen i el silici. A finals de la dècada de 1700, el químic francès Antoine Lavoisier va notar que certs materials classificats com a substàncies 'terrestres' (que eren seques i fredes) de vegades es comportaven com metalls (durs, densos i resistents a estirar-se, entre altres qualitats). La sílice era un d’ells. Potser, va reflexionar Lavoisier, algunes de les terres eren realment molècules d’oxigen i un element encara no descobert, semblant al metall.

Aleshores, els químics no sabien com eliminar els àtoms d’oxigen, que formen enllaços forts amb els àtoms de silici. Això va canviar a la dècada de 1820, quan un químic suec anomenat Jons Berzelius va aconseguir finalment obtenir silici al seu laboratori purificant-lo d’un compost que contenia silici. (Quin i com ho va fer, no està clar.) L'avenç de Berzelius va arribar massa tard perquè Lavoisier, que havia mort el 1794, veiés com es demostraven certes les seves especulacions.

4. EL SÍL·LIC ÉS LA FORMA MÉS COMUNA DEL SILICI.

Aquesta molècula, coneguda també com a diòxid de silici, es compon d’un àtom de silici i dos àtoms d’oxigen (SiO2). La majoria del que anomenem silici és en realitat sílice, que es troba tant en minerals com en plantes. Moltes plantes creen estructures microscòpiques úniques anomenades fitòlits utilitzant sílice que agafen del sòl. Els científics no saben per què: poden oferir protecció contra danys microscòpics o proporcionar suport estructural, o potser només són una manera d’utilitzar sílice addicional per una planta.

Els fitòlits s’enganxen molt després que una planta decaigui, cosa que pot il·luminar la història profunda d’una zona, ja sigui per exemple un bosc o un prat, o com la gent utilitzava el paisatge. Dan Cabanes, expert en fitolits i antropòleg de la Universitat Rutgers, ha utilitzat els fitòlits per entendre com els neandertals van fer una llar en una cova del nord d’Espanya, creant una zona de dormir amb llits d’herba que feien servir repetidament. I com que els fitòlits sobreviuen a la crema, 'podem estudiar com feien foc o quin tipus d'aliments consumien', explica Cabanes a Trini Radio.

La imatge no sempre és perfecta, perquè de vegades dues plantes diferents fabriquen fitòlits de la mateixa forma, i algunes plantes no en fan gens.

5. ÉS UN COMPONENT CLAU D'ALGUNES BELLES PEDRES ...

iStock

Les precioses pedres precioses com l’ametista, l’ònix i l’àgata estan fetes de sílice. A cada roca, les molècules de sílice es disposen en geometries 3D repetides anomenades estructures cristal·lines. Diferents arranjaments, així com petites impureses a la roca, donen a cada pedra preciosa el seu aspecte únic.

6. ... I LA BELLESA INCREZBLENT DELS DIATOMES.

Anatoly Mikhaltsov, Wikimedia Commons // CC BY-SA 4.0

La sílice també forma les parets cel·lulars de les diatomees, un tipus d’alga que es troba a tot el món. Les diatomees, que presenten una fascinant varietat de formes, poden viure tant en aigua dolça com en aigua salada. Quan moren, les seves parets cel·lulars es poden acumular en dipòsits calcaris de 'terra de diatomees', que fem servir en tot tipus de coses, des de la brossa de gat fins a la pasta de dents.

7. EL SILICI ÉS MOLT ÚTIL EN LA TECNOLOGIA ...

El silici pot actuar com a semiconductor, un material que no condueix l'electricitat perfectament ni l'aïlla, sinó que es troba en algun lloc intermedi. Aquesta propietat és important en moltes parts de l'electrònica, on voleu controlar el flux d'electricitat. 'El que és bo dels semiconductors és que podeu ajustar la seva conductivitat afegint impureses', explica a Trini Radio Eric Pop, professor d'enginyeria elèctrica a la Universitat de Stanford. El silici pur és un aïllant, però si el ‘drogueu’ amb petites quantitats de certs altres elements, com ara fòsfor o arsènic, serà millor en la conducció de l’electricitat.

com sortir de l’arena movent

Altres materials, inclòs el germani o l’arsenur de gal·li, són millors semiconductors que el silici, però el silici és l’opció més popular entre els fabricants d’electrònica (la concentració al sud de San Francisco dels anys 70 va inspirar el nom de “Silicon Valley”). És barat, és a tot arreu i, com que li agrada tant oxidar-se, pot crear convenientment la seva pròpia capa aïllant quan s’exposa a l’aire.

8. ... PERUT ELS INVESTIGADORS VOLEN TROBAR MILLORS OPCIONS.

Enginyers com Pop busquen materials per substituir el silici a la nostra electrònica per ajudar-nos a mantenir-nos al dia amb la demanda d’informàtica més ràpida. 'El silici és com el Honda Civic dels semiconductors', diu Pop. 'Es fa la feina, però no és molt ràpid'. Tot i això, Pop creu que, fins i tot quan s’enfronta a materials superiors, el silici no desapareixerà del tot gràcies al seu baix cost.

9. EL SILICI AGUA MOLTS DELS NOSTRES EDIFICIS.

iStock

Molts materials de construcció habituals es basen en substàncies que contenen silici. Els minerals d’argila, que contenen silici, s’utilitzen per fabricar maons, així com el ciment Portland, que després s’utilitza com a agent d’unió en el formigó.

10. ELS AMERICANS VAN DEIXAR UN POC DE SILICI A LA LLUNA.

Quan Buzz Aldrin i Neil Armstrong es van convertir en els primers humans a caminar per la Lluna, el 1969, van deixar algunes coses a la seva superfície a més de les seves petjades. Un era un petit disc de silici, inscrit amb missatges dels líders de 73 països, des de l'Afganistan a Zàmbia. El disc es troba dins d’una caixa protectora d’alumini i s’emmagatzema en una bossa petita juntament amb alguns altres articles. Silicon va ser elegit portador de missatges oficial perquè podia suportar l’enorme ventall de temperatures a la Lluna. El disc gairebé no va arribar, però: Aldrin havia oblidat tot sobre la bossa, ficat a la butxaca de la màniga del vestit espacial, i ja estava a l’escala de la nau quan Armstrong li va recordar-ho. Aldrin va llançar la bossa a la Lluna.