Silicio, Germanio, Estaño y Plomo: Propiedades, Obtención y Aplicaciones
Enviado por Programa Chuletas y clasificado en Química
Escrito el en 
español con un tamaño de 3,95 KB
El Silicio: Abundancia y Obtención
El silicio es uno de los componentes principales de los aerolitos, una clase de meteoroides. Medido en peso, el silicio representa más de la cuarta parte de la corteza terrestre y es el segundo elemento más abundante, solo por detrás del oxígeno. El silicio no se encuentra en estado nativo; aparece en forma de óxido en minerales como arena, cuarzo, amatista, ágata, pedernal, ópalo y jaspe. También se encuentra formando silicatos en granito, feldespato, arcilla, hornblenda y mica.
Los métodos químicos actuales para la obtención de silicio actúan sobre compuestos de silicio que son más fáciles de purificar. Tras la purificación, estos compuestos se descomponen para obtener silicio. Los compuestos comúnmente usados son el triclorosilano (HSiCl3), el tetracloruro de silicio (SiCl4) y el silano (SiH4).
Proceso Siemens
En el proceso Siemens, barras de silicio de alta pureza se exponen a 1150 °C al triclorosilano, un gas que se descompone depositando silicio adicional en la barra según la siguiente reacción:
2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4
El silicio producido por este y otros métodos similares se denomina silicio policristalino y típicamente tiene una fracción de impurezas de 0,001 ppm o menor.
Método Dupont
El método Dupont consiste en hacer reaccionar tetracloruro de silicio a 950 °C con vapores de cinc muy puros:
SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2
Este método, sin embargo, presenta dificultades debido a que el cloruro de cinc (subproducto de la reacción) solidifica y obstruye las líneas. Por esta razón, ha sido eventualmente abandonado en favor del proceso Siemens.
Proceso Czochralski
Una vez obtenido el silicio ultrapuro, es necesario obtener un monocristal. Para ello, se utiliza el proceso Czochralski.
Germanio: Extracción y Purificación
Los únicos minerales rentables para la extracción del germanio son la germanita (69% de Ge) y la ranierita (7-8% de Ge). Además, está presente en el carbón, la argirodita y otros minerales. La mayor cantidad, en forma de óxido (GeO2), se obtiene como subproducto de la obtención del zinc o de procesos de combustión de carbón (en Rusia y China se encuentra el proceso en desarrollo).
La purificación del germanio pasa por su tetracloruro, que puede ser destilado y luego es reducido al elemento con hidrógeno o con magnesio elemental. El germanio con pureza del 99,99%, para usos electrónicos, se obtiene por refino mediante fusión por zonas, resultando cristales de 25 a 35 mm usados en transistores y diodos. Con esta técnica, las impurezas se pueden reducir hasta 0,0001 ppm.
Estaño: Obtención a partir de Casiterita
El estaño se obtiene principalmente del mineral casiterita (óxido de estaño (IV)), donde se presenta como óxido. También se puede encontrar en el cobre. El mineral se muele y se enriquece en dióxido de estaño por flotación. Después, se tuesta y se calienta con coque en un horno de reverbero, obteniéndose así el metal.
Plomo: Minerales y Extracción
El plomo rara vez se encuentra en su estado elemental. Se presenta comúnmente como sulfuro de plomo en la galena. Otros minerales de importancia comercial, aunque mucho más raros, son los carbonatos (cerusita), los sulfatos (anglesita) y los fosfatos (piromorfita). También se encuentra plomo en varios minerales de uranio y de torio, ya que proviene directamente de la desintegración radiactiva. Los minerales comerciales pueden contener tan poco plomo como el 3%, pero lo más común es un contenido de alrededor del 10%. Los minerales se concentran hasta alcanzar un contenido de plomo de 40% o más antes de fundirse.