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Siliciuro de magnesio

El siliciuro de magnesio , Mg2Si , es un compuesto inorgánico formado por magnesio y silicio . El Mg2Si en estado natural suele formar cristales negros; son semiconductores con conductividad de tipo n y tienen aplicaciones potenciales en generadores termoeléctricos . [3]

Estructura cristalina

El Mg2Si cristaliza en la estructura antifluorita. En la red cúbica centrada en las caras, los centros de Si ocupan las esquinas y las posiciones centradas en las caras de la celda unitaria y los centros de Mg ocupan ocho sitios tetraédricos en el interior de la celda unitaria. Los números de coordinación de Si y Mg son ocho y cuatro, respectivamente. [2]

Síntesis

La reacción de arena en polvo con polvo de magnesio.

Se puede producir calentando el dióxido de silicio , SiO2 , que se encuentra en la arena , con un exceso de magnesio . El proceso forma primero silicio metálico y óxido de magnesio y, si se utiliza un exceso de SiO2, se forma silicio elemental :

2Mg + SiO2 2MgO + Si

Si hay un exceso de Mg, se forma Mg2Si a partir de la reacción del magnesio restante con el silicio:

2Mg + Si → Mg2Si

Estas reacciones se producen de forma exotérmica, [4] incluso explosiva. [5]

Reacciones

La reacción del siliciuro de magnesio con ácido clorhídrico al 10%.

El siliciuro de magnesio se puede considerar como un compuesto de iones Si 4− . Como tal, es reactivo con los ácidos. Por lo tanto, cuando el siliciuro de magnesio se trata con ácido clorhídrico , se producen silano (SiH 4 ) y cloruro de magnesio :

Mg 2 Si + 4 HCl → SiH 4 + 2 MgCl 2

También se puede utilizar ácido sulfúrico . Estas reacciones de protonólisis son típicas de los siliciuros del grupo 2 ( metal alcalinotérreo ) y del grupo 1 ( metal alcalino ) . El desarrollo temprano de los hidruros de silicio se basó en esta reacción. [5]

Usos

El siliciuro de magnesio se utiliza para crear aleaciones de aluminio de la serie 6000 , que contienen hasta aproximadamente un 1,5 % de Mg 2 Si. Una aleación de este grupo se puede endurecer por envejecimiento para formar zonas de Guinier-Preston y un precipitado muy fino, ambos dando como resultado una mayor resistencia de la aleación. [6]

El siliciuro de magnesio es un semiconductor de banda estrecha . Su cristal en estado natural presenta una conductividad de tipo n, pero puede cambiarse a tipo p dopándolo con Ag, Ga, Sn y posiblemente Li (a un alto nivel de dopaje). La principal aplicación electrónica potencial del Mg2Si es en los generadores termoeléctricos . [3] [7]

Referencias

  1. ^ abcd Haynes, William M., ed. (2011). Manual de química y física del CRC (92.ª edición). Boca Raton, FL: CRC Press . pág. 4.74. ISBN 1-4398-5511-0.
  2. ^ ab Noda Y., Kon H., Furukawa Y., Otsuka N., Nishida IA, Masumoto K. (1992). "Preparación y propiedades termoeléctricas de semiconductores de solución sólida Mg2Si1-xGex (x = 0,0 ~ 0,4)". Madre. Trad., JIM . 33 (9): 845–850. doi : 10.2320/matertrans1989.33.845 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  3. ^ ab Hirayama, Naomi (2019). "Dopaje de tipo p con impurezas intersticiales y sustitucionales de Mg2Si termoeléctrico: un estudio teórico". Sci. Technol. Adv. Mater . 20 (1): 160–172. Bibcode :2019STAdM..20..160H. doi :10.1080/14686996.2019.1580537. PMC 6419642 . PMID  30891103. Icono de acceso abierto
  4. ^ Ehrlich, P. (1963). "17". En Brauer, Georg (ed.). Manual de química inorgánica preparativa (PDF) . Vol. 1. Traducido por Riley; Reed F. (2.ª ed.). Nueva York: Academic Press, Inc. p. 921. ISBN 978-0121266011. Recuperado el 26 de septiembre de 2024 .
  5. ^ ab Stock, Alfred; Somieski, Carl (1916). "Siliciumwasserstoffe. I. Die aus Magnesiumsilicid und Säuren entstehenden Siliciumwasserstoffe". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 49 : 111-157. doi :10.1002/cber.19160490114.
  6. ^ "Propiedades y selección: aleaciones no ferrosas y materiales para usos especiales" en ASM Handbook , 10.ª ed., vol. 1, 1990, ASM International, Materials Park, Ohio. ISBN 0871703785
  7. ^ Borisenko, Victor E. (2013). Siliciuros semiconductores: fundamentos, formación, propiedades. Springer Science & Business Media. pp. 187, 287. ISBN 978-3-642-59649-0.