Silício

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Circuito integrado 555 em silício
Circuito integrado 555 em silício

O silício (latim: silex, pedra dura, inglês: silicon) é um elemento químico de símbolo Si de número atômico 14 (14 prótons e 14 elétrons) com massa atómica igual a 28 u. À temperatura ambiente, o silício encontra-se no estado sólido. Foi descoberto por Jöns Jacob Berzelius, em 1823. O silício é o segundo elemento mais abundante da face da terra, perfazendo 25.7% do seu peso. Aparece na argila, feldspato, granito, quartzo e areia, normalmente na forma de dióxido de silício (também conhecido como sílica) e silicatos (compostos contendo silício, oxigênio e metais). O silício é o principal componente do vidro, cimento, cerâmica, da maioria dos componentes semicondutores e dos silicones, que são substâncias plásticas muitas vezes confundidas com o silício.

Pertence ao grupo 14 ( 4A ) da Classificação Periódica dos Elementos. Se apresenta na forma amorfa e cristalina; o primeiro na forma de um pó pardo mais reativo que a variante cristalina, que se apresenta na forma octaédrica de coloração azul grisáceo e brilho metálico.

Alumínio - Silício - Fósforo
C
Si
Ge  
 
 
Imagem:Si-TableImage.png
Geral
Nome, símbolo, número Silício, Si, 14
Classe , série química
Semi-metal , representativo
(família do carbono)
Grupo, período, bloco 14 ( 4A ), 3, p
Densidade, dureza 2330 kg/m3, 6,5
Cor e aparência Cinza escuro
com tom azulado
Propriedades atômicas
massa atômica 28,0855(3) u
Raio médio† 110 pm
Raio atômico calculado 111 pm
Raio covalente 111 pm
Raio de van der Waals 210 pm
Configuração eletrônica [Ne]3s2 3p2
Estado de oxidação (óxido) 4 ( anfótero )
Estrutura cristalina cúbica de face centrada
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido (não magnético)
Ponto de fusão 1687 K (1414 °C)
Ponto de ebulição 3538 K (3265 °C)
Entalpia de vaporização 384,22 kJ/mol
Entalpia de fusão 50,55 kJ/mol
Pressão de vapor 4,77 Pa a 1683 K
Velocidade do som __ m/s a __ K
Informações diversas
Eletronegatividade 1,90 (Pauling)
Calor específico 700 J/(kg K)
Condutividade elétrica 2,52 x 10-4 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 148 W/(m*K)
1° Potencial de ionização 786,5 kJ/mol
2° Potencial de ionização 1577,1 kJ/mol
3° Potencial de ionização 3231,6 kJ/mol
4° Potencial de ionização 4355,5 kJ/mol
5° Potencial de ionização 16091 kJ/mol
6° Potencial de ionização 19805 kJ/mol
7° Potencial de ionização 23780 kJ/mol
8° Potencial de ionização 29287 kJ/mol
9° Potencial de ionização 33878 kJ/mol
10° Potencial de ionização 38726 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso. AN Meia-vida MD ED MeV PD
28Si 92,23% Si é Isótopo estável com 14 neutrons
29Si 4,67% Si é estável com 15 nêutrons
30Si 3,1% Si é estável com 16 nêutrons
32Si Radioisótopo sintético 276 anos β- 0,224 32P
Unidades SI e CNTP exceto onde indicado o contrário


Índice

[editar] Características principais

Suas propriedades são intermediárias entre as do carbono e o germânio. Na forma cristalina é muito duro e pouco solúvel, apresentando um brilho metálico e uma coloração grisácea. É um elemento relativamente inerte e resistente à ação da maioria dos ácidos; reage com os halogênios e álcalis. O silício transmite mais de 95% dos comprimentos de onda das radiações infravermelhas.

[editar] Aplicações

É utilizado para a produção de ligas metálicas, na preparação de silicones, na indústria cerâmica e, por ser um material semicondutor muito abundante, tem um interesse muito especial na indústria eletrônica e microeletrônica, como material básico para a produção de transistores para chips, células solares e em diversas variedades de circuitos eletrônicos. Por esta razão é conhecida como Vale do silício a região da California ( EUA ) onde estão concentrados numerosas empresas do setor de eletrônica e informática.

O silício é um elemento vital em numerosas indústrias. O dióxido de silício, areia e argila são importantes constituintes do concreto armado e azulejos ( ladrilhos ), sendo empregadas na produção do cimento Portland.

Outros importantes usos do silício são:

[editar] História

O silício ( do latím silex, sílica ) foi identificado pela primeira vez por Antoine Lavoisier em 1787, e posteriormente tomado como composto por Humphry Davy em 1800. Em 1811 Gay-Lussac, e Louis Thenard provavelmente, prepararam silício amorfo impuro aquecendo potássio com tetracloreto de silício. Em 1824 Berzelius preparou silício amorfo empregando um método similar ao de Gay-Lussac, purificando depois o produto obtido com lavagens sucessivas até isolar o elemento.

[editar] Abundância e obtenção

O silício é um dos componentes principais dos aerolitos, uma classe de meteoróides.

Em peso o silício representa mais da quarta parte da crosta terrestre e é o segundo elemento mais abundante perdendo apenas para o oxigênio. O silício não é encontrado no estado nativo; areia, quartzo, ametista, ágata, sílex, opala e jaspe são alguns dos minerais importantes que apresentam na sua composição o óxido. Formando silicatos é encontrado, entre outros, no granito, feldspato, argila, hornblenda e mica.

O silício comercial é obtido a partir da sílica de alta pureza em fornos de arco elétrico reduzindo o óxido com eletrodos de carbono numa temperatura superior a 1900 ºC:

SiO2 + C → Si + CO2

O silício líquido se acumula no fundo do forno onde é extraido e resfriado. O silício produzido por este processo é denominado metalúrgico apresentando um grau de pureza superior a 99%. Para a construção de dispositivos semicondutores é necessário um silício de maior pureza, silício ultrapuro, que pode ser obtido por métodos físicos e químicos.

Os métodos físicos de purificação do silício metalúrgico se baseiam na maior solubilidade das impurezas contidas no silício líquido, de forma que este se concentre nas últimas zonas solidificadas. O primeiro método , usado de forma limitada para construir radares durante a Segunda Guerra Mundial, consistiu em moer o silício de forma que as impurezas se acumulem nas superfícies dos grânulos, que dissolvidos com ácido se obtém um pó mais puro. A fusão por zonas, o primeiro método de obtenção industrial, consiste em fundir a extremidade de uma barra de silício e depois deslocar lentamente o foco de calor ao longo da barra, de modo que o silício vai se solidificando com uma pureza maior devido ao arrasto na zona fundida de grande parte das impurezas. O processo pode ser repetido várias vezes até se obter a pureza desejada cortando-se, então, o extremo final onde se acumulou as impurezas.

Os métodos químicos, usados atualmente, atuam sobre um composto de silício que seja mais fácil de purificar decompondo-se após a purificação para obter o silício. Os compostos mais usados são o triclorosilano (HSiCl3), o tetracloreto de silício (SiCl4) e o silano (SiH4).

No processo Siemens , as barras de silicio de alta pureza são expostas a 1150ºC ao triclorosilano, gás que se decompõem depositando silício adicional na barra segundo a reação:

2 HSiCl3 → Si + 2 HCl + SiCl4

O silício obtido por este método e por outros similares apresenta uma fração de impurezas de 0,001 ppm ou menos e é denominado silício policristalino .

O método Dupont consiste em reagir tetracloreto de silício a 950ºC com vapores de zinco muito puros:

SiCl4 + 2 Zn → Si + 2 ZnCl2

Este método, entretanto, está repleto de dificuldades ( o cloreto de zinco, subproduto da reação, solidifica e obstrui as linhas de produção ) por isso abandonado em favor do método Siemens.

Uma vez obtido o silício ultrapuro é necessário obter-se o monocristal utilizando-se para tal o método Czochralski.

[editar] Isótopos

O silício tem nove isótopos com massas atômicas entre 25 e 33, dos quais o Si-28 ( é o mais abundante, 92,23%), Si-29 (4,67%) e Si-30 (3,1%) são estáveis.

[editar] Precauções

A inalação de pó seco de silício cristalino pode provocar a silicose.

[editar] Referências

Obtido em "http://pt.wikipedia.org/wiki/Sil%C3%ADcio"
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