Siliciuro de magnesio

Siliciuro de magnesio
General
Fórmula molecular	Mg2Si
Identificadores
Número CAS	22831-39-6
ChemSpider	81111
PubChem	89858
UNII	475E6FMG3K
	InChI InChI=InChI=1S/2Mg.Si; Key: YTHCQFKNFVSQBC-UHFFFAOYSA-N
Propiedades físicas
Masa molar	75,94701 g/mol
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El siliciuro de magnesio, Mg₂Si, es un compuesto inorgánico formado por magnesio y silicio. El Mg₂Si suele formar cristales negros; son semiconductores con conductividad de tipo n y tienen aplicaciones potenciales en generadores termoeléctricos.^[2]

Estructura cristalina

El Mg₂Si cristaliza en la estructura antifluorita. En la red cúbica centrada en la cara,^[3] los centros de Si ocupan las esquinas y las posiciones centradas en la cara de la celda unitaria y los centros de Mg ocupan ocho sitios tetraédricos en el interior de la celda unitaria. Los números de coordinación del Si y el Mg son ocho y cuatro, respectivamente.^[4]

Síntesis

Reacción de arena en polvo con magnesio en polvo.

Se puede producir calentando 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, entonces se forma silicio elemental:

2 Mg + SiO₂ → 2 MgO + Si

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

2 Mg + Si → Mg₂Si

Estas reacciones proceden de forma exotérmica,^[5] incluso explosiva.^[6]

Reacciones

Reacción del siliciuro de magnesio con ácido clorhídrico al 10%.

El siliciuro de magnesio está formado por iones Si^4-. Como tal, es reactivo frente a los ácidos. Así, cuando el siliciuro de magnesio se trata con ácido clorhídrico, se produce silano (SiH₄) y cloruro de magnesio:

Mg₂Si + 4 HCl → SiH₄ + 2 MgCl₂

También puede utilizarse ácido sulfúrico. Estas reacciones de protonólisis son típicas de los siliciuros de metales alcalinotérreos del Grupo 2 y de metales alcalinos del Grupo 1. El desarrollo temprano de los hidruros de silicio se basó en esta reacción.^[6]

Usos

El siliciuro de magnesio se utiliza para crear aleaciones de aluminio de la serie 6000, que contienen hasta aproximadamente un 1,5% de Mg₂Si. Una aleación de este grupo puede endurecerse por envejecimiento para formar zonas Guinier-Preston y un precipitado muy fino, lo que aumenta la resistencia de la aleación.^[7]

El siliciuro de magnesio es un semiconductor de brecha estrecha. Su cristal, tal y como ha crecido, muestra una conductividad de tipo n, pero puede cambiar a tipo p dopándolo con Ag, Ga, Sn y posiblemente Li (a un nivel de dopaje alto). La principal aplicación electrónica potencial del Mg₂Si son los generadores termoeléctricos.^[4]^[8]

Referencias

↑ Número CAS
↑ Hirayama, Naomi (2019). «Substitutional and interstitial impurity p-type doping of thermoelectric Mg₂Si: a theoretical study». Sci. Technol. Adv. Mater. 20 (1): 160-172. Bibcode:2019STAdM..20..160H. PMC 6419642. PMID 30891103. doi:10.1080/14686996.2019.1580537.
↑ Haynes, William M., ed. (2011). CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data (92nd ed., 2011 - 2012 edición). CRC Press. ISBN 978-1-4398-5511-9. Consultado el 10 de noviembre de 2023.
↑ ^a ^b Noda Y., Kon H., Furukawa Y., Otsuka N., Nishida I.A., Masumoto K. (1992). «Preparation and Thermoelectric Properties of Mg₂Si_1−xGe_x (x=0.0~0.4) Solid Solution Semiconductors». Mater. Trans., JIM 33 (9): 845-850. doi:10.2320/matertrans1989.33.845.
↑ Ehrlich, P. (1963) "Alkaline Earth Metals", p. 920 in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., Vol. 1. G. Brauer (ed.). Academic Press, New York.
↑ ^a ^b 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.
↑ "Properties and Selection: Non-ferrous Alloys and Special Purpose Materials" in ASM Handbook, 10th ed., Vol. 1, 1990, ASM International, Materials Park, Ohio. ISBN 0871703785.
↑ Borisenko, Victor E. (2013). Semiconducting Silicides: Basics, Formation, Properties. Springer Science & Business Media. pp. 187, 287. ISBN 978-3-642-59649-0.

Enlaces externos

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Datos: Q421028
Multimedia: Magnesium silicide / Q421028

[1] Número CAS

[stam-2] Hirayama, Naomi (2019). «Substitutional and interstitial impurity p-type doping of thermoelectric Mg₂Si: a theoretical study». Sci. Technol. Adv. Mater. 20 (1): 160-172. Bibcode:2019STAdM..20..160H. PMC 6419642. PMID 30891103. doi:10.1080/14686996.2019.1580537.

[3] Haynes, William M., ed. (2011). CRC handbook of chemistry and physics: a ready-reference book of chemical and physical data (92nd ed., 2011 - 2012 edición). CRC Press. ISBN 978-1-4398-5511-9. Consultado el 10 de noviembre de 2023.

[str-4] Noda Y., Kon H., Furukawa Y., Otsuka N., Nishida I.A., Masumoto K. (1992). «Preparation and Thermoelectric Properties of Mg₂Si_1−xGe_x (x=0.0~0.4) Solid Solution Semiconductors». Mater. Trans., JIM 33 (9): 845-850. doi:10.2320/matertrans1989.33.845.

[brauer-5] Ehrlich, P. (1963) "Alkaline Earth Metals", p. 920 in Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd ed., Vol. 1. G. Brauer (ed.). Academic Press, New York.

[Stock-6] 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.

[7] "Properties and Selection: Non-ferrous Alloys and Special Purpose Materials" in ASM Handbook, 10th ed., Vol. 1, 1990, ASM International, Materials Park, Ohio. ISBN 0871703785.

[Borisenko2013-8] Borisenko, Victor E. (2013). Semiconducting Silicides: Basics, Formation, Properties. Springer Science & Business Media. pp. 187, 287. ISBN 978-3-642-59649-0.

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