Qual elemento químico dos alistados abaixo possui propriedades semelhantes às do silício (s)

O silício é o elemento de número atômico 14, do terceiro período da família do carbono e, devido a isso, ele possui várias propriedades parecidas com o carbono. Por exemplo, ele é um sólido duro, cuja estrutura cristalina é parecida com a do diamante, que é formado somente por ligações entre carbonos. As suas reações químicas também são semelhantes às deste elemento.

Esse sólido possui cor cinza e um brilho metálico, sendo que seu nome vem de sílex ou silicis, que significa “pedra dura”.

Ele é muito abundante na natureza, no universo inteiro ele é o 7º mais abundante, ficando atrás dos seguintes elementos: hidrogênio, hélio, neônio, oxigênio, nitrogênio e carbono. Na crosta terrestre, ele é o segundo em maior quantidade (27,7%),perdendo apenas para o oxigênio.

Entretanto, ele nunca é encontrado naturalmente na forma isolada, ele sempre está combinado com algum outro elemento. Por isso, ele foi preparado na primeira vez em laboratório, em 1824, pelo químico sueco Jöns Jacob Berzelius, por meio do aquecimento de tetrafluoreto de silício com potássio.

Ele está presente em praticamente toda areia, rocha, barro e solo. Pode ser encontrado também em todas as águas naturais, na atmosfera (como poeira), em muitas plantas e nos esqueletos, tecidos e fluidos orgânicos de alguns animais.

Quando está combinado com o oxigênio, ele forma a sílica (dióxido de silício – SiO2), e quando está combinado com o oxigênio e outros elementos, ele forma silicatos, sendo que os principais são o quartzo, asbestos, zeolita e mica.

O nome “asbesto” vem do grego ásbestos, que significa “incombustível”, e é mais conhecido por seu sinônimo “amianto”, que vem do latim amiantos, que quer dizer “incorruptível”. O amianto é o nome genérico dos silicatos fibrosos naturais encontrados no solo em mais de 30 variedades, sendo que apenas 6 detêm interesse comercial. Os dois grupos principais de rochas amiantíferas são:

1. Serpentinas (amianto branco – 95%):constituídas do mineral crisotilo (Mg3Si2O5(OH)4);

2. Anfibólios (amiantos marrom, azul e outros – 5%):constituídas dos minerais tremolita (Ca2Mg5Si8O22(OH)2), amosita ((Fe, Mg, Ca)OSiO2 . n H2O)e crocidolita (NaFe2(SiO3)3).

Por possuir várias propriedades físico-químicas importantes, como alta resistência mecânica a altas temperaturas, ser isolante, flexível, resistir ao ataque de ácidos, bactérias, álcalis, etc., isso faz com que essa fibra seja utilizada na fabricação de telhas, tanques, em diversos produtos da construção civil e para isolar termicamente máquinas e equipamentos. No entanto, o uso dos asbestos causa muita polêmica e é proibido em diversos países, pois os microfiapos dos asbestos podem ser absorvidos pelos pulmões e causar uma doença chamada silicose, além de outros males para o organismo.

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Em escala industrial, o silício é produzido pela reação do óxido com coque. Mas, para obter um silício ultrapuro, realiza-se a decomposição do silano (SiH4) ou de tetrahaletos de silício a altas temperaturas.

Esse silício ultrapuro é importante para a fabricação de semicondutores para uso em equipamentos eletrônicos, tais como:

• Diodos:componente eletrônico que é um excelente condutor quando submetido à tensão no sentido direto, mas péssimo condutor quando submetido à tensão no sentido oposto;
• Transistores:componente eletrônico que amplifica sinais elétricos;
• Microprocessadores:componente eletrônico que interpreta um conjunto de instruções e realiza operações lógicas e matemáticas.

Com o silício puro é possível obter lâminas extremamente finas, que são utilizadas na produção de chips com dimensões cada vez menores, usados em circuitos integrados de computadores e outros.

O silício é usado para essa finalidade porque ele possui 4 elétrons em sua camada de valência e seus átomos se combinam e formam cristais. Em temperatura ambiente, esses elétrons ganham energia suficiente para se movimentar livremente pelo cristal, deixando lacunas que podem ser preenchidas por elétrons de átomos vizinhos. Assim, a lacuna vai passando de um átomo para o outro, formando continuamente novos pares de elétrons-lacunas.

Entretanto, isso não faz dele um bom condutor, porque ele possui poucos elétrons livres, sendo então chamado de semicondutor. Com a combinação de semicondutores é que obtemos os componentes eletrônicos citados anteriormente.

Visto que esse elemento é a matéria-prima principal na produção da maior parte dos circuitos e chips eletrônicos, uma região situada na Califórnia, Estados Unidos, onde se concentra um polo industrial com diversas empresas de tecnologia da informação, computação, entre outras, passou a receber o nome de Vale do Silício, em homenagem a esse elemento.

Uma última aplicação importante desse elemento é como polímeros de silicone, sendo que sua cadeia principal é constituída por átomos de silício alternados com átomos de oxigênio. Das variedades de silicone, os mais utilizados atualmente são os diclo-dimetil-silano ou dicloro-diefenil-silano. Para entender como ocorrem seus processos de formação a partir do silício, leia o texto “Silicone - constituição e aplicações”.

Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

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