Siliciuro de magnesio

 
Siliciuro de magnesio
General
Fórmula molecular Mg2Si
Identificadores
Número CAS 22831-39-6[1]​
ChemSpider 81111
PubChem 89858
UNII 475E6FMG3K
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 Si4-. 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

  1. ↑ Número CAS
  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. 
  4. ↑ a b Noda Y., Kon H., Furukawa Y., Otsuka N., Nishida I.A., Masumoto K. (1992). «Preparation and Thermoelectric Properties of Mg2Si1−xGex (x=0.0~0.4) Solid Solution Semiconductors». Mater. Trans., JIM 33 (9): 845-850. doi:10.2320/matertrans1989.33.845. 
  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.
  6. ↑ 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. 
  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.
  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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