Silício (Si)

Principais propriedades

O silício é um semimetal de aspecto cinza-azulado e brilho metálico, duro e quebradiço, com estrutura cristalina igual à do diamante. Não conduz corrente como um metal nem a bloqueia como um isolante: é o semicondutor por excelência, e sua condutividade pode ser ajustada com precisão pela introdução controlada de outros elementos.

Forma ligações fortes com o oxigênio, o que explica a estabilidade extraordinária da sílica e dos silicatos e o predomínio desses compostos nas rochas. Ao contrário do carbono, não constrói cadeias longas consigo mesmo, mas pode formar sequências extensas alternadas com oxigênio, esqueleto dos silicones.

Ocorrência na natureza

Nunca é encontrado livre. Combinado, responde por cerca de 28% da massa da crosta terrestre, atrás apenas do oxigênio. Aparece como sílica no quartzo e na areia e como silicato em feldspatos, micas e argilas, que formam a maior parte das rochas e dos solos. O Brasil possui depósitos de quartzo de alta pureza reconhecidos internacionalmente.

Processo de obtenção

O silício de grau metalúrgico resulta da redução da sílica com carbono em fornos elétricos de arco. Para uso eletrônico, esse material passa por purificação química e por técnicas de solidificação controlada que produzem cristais únicos de pureza extrema, entre as mais altas já alcançadas para qualquer material em escala industrial.

Aplicações

Praticamente todo circuito integrado, sensor de imagem e painel fotovoltaico é construído sobre lâminas de silício, o que fez do elemento a base material da era digital. Na indústria pesada, ligas de ferro e silício melhoram a qualidade de aços elétricos e de peças fundidas. A sílica entra em vidros, cimento, cerâmicas e fibras ópticas, e os silicones, polímeros de silício e oxigênio, fornecem selantes, lubrificantes, próteses e materiais resistentes ao calor.

Importância biológica

O silício é essencial para diatomáceas, esponjas e diversas plantas, que o depositam como sílica em paredes celulares e estruturas de sustentação; gramíneas como o arroz e a cana absorvem quantidades apreciáveis. No ser humano, há indícios de participação na formação de tecido conjuntivo e ósseo, mas sua essencialidade ainda não está estabelecida.

Riscos e precauções

O silício elementar tem baixa toxicidade, mas a inalação prolongada de poeira de sílica cristalina causa silicose, doença pulmonar grave e irreversível, além de elevar o risco de câncer de pulmão. O problema atinge trabalhadores de mineração, pedreiras, marmorarias, jateamento e beneficiamento de rochas, atividades reguladas por normas de segurança do trabalho no Brasil. Ambientes com geração de poeira exigem controle de exposição, e toda atividade profissional deve seguir a ficha de informações de segurança e a orientação de profissionais habilitados.

História da descoberta

Jöns Jacob Berzelius obteve o silício em forma razoavelmente pura em 1824, depois de tentativas anteriores que haviam resultado apenas em materiais contaminados. A importância prática do elemento explodiu mais de um século depois, com a invenção do transistor e o desenvolvimento dos circuitos integrados, que acabaram por batizar o Vale do Silício.

Origem do nome

Do latim silex, silicis, pedra dura ou pederneira, em referência à sílica presente nas rochas em que o elemento se encontra.

Isótopos relevantes

²⁸Si (cerca de 92,2%), ²⁹Si (cerca de 4,7%) e ³⁰Si (cerca de 3,1%).

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• Cristais de silício para microeletrônica estão entre os materiais mais puros já produzidos pela indústria.
• A areia comum é formada em boa parte por sílica, o mesmo composto que dá origem ao vidro.
• Diatomáceas constroem carapaças de sílica com geometria detalhada, visíveis apenas ao microscópio.