Embora o silício esteja onipresente na natureza como sílica (areia, quartzo), ele foi isolado tardiamente. Em 1787, Antoine Lavoisier (1743-1794) suspeitou que a sílica era o óxido de um elemento desconhecido. Em 1808, Humphry Davy (1778-1829) tentou sem sucesso isolar esse elemento por eletrólise. Foi em 1823 que Jöns Jacob Berzelius (1779-1848), químico sueco, conseguiu obter silício amorfo reduzindo tetrafluoretano de silício (SiF₄) com potássio. Ele chamou esse elemento de silício (do latim silex = seixo). Em 1854, Henri Sainte-Claire Deville (1818-1881) produziu silício cristalino, abrindo caminho para o estudo de suas propriedades semicondutoras que revolucionariam o século XX.
O silício (símbolo Si, número atômico 14) é um metaloide pertencente ao grupo 14 da tabela periódica, na mesma coluna que o carbono. Seu átomo possui 14 prótons, 14 elétrons e geralmente 14 nêutrons em seu isótopo mais abundante (\(\,^{28}\mathrm{Si}\)). Três isótopos estáveis existem: silício-28 (\(\,^{28}\mathrm{Si}\)), silício-29 (\(\,^{29}\mathrm{Si}\)) e silício-30 (\(\,^{30}\mathrm{Si}\)).
À temperatura ambiente, o silício puro cristalino é um sólido duro, quebradiço, de cor cinza-azulada metálica (densidade ≈ 2,33 g/cm³). O ponto de fusão do silício: 1.687 K (1.414 °C). O ponto de ebulição: 3.538 K (3.265 °C). O silício possui uma estrutura cristalina tipo diamante e apresenta propriedades semicondutoras essenciais para a eletrônica moderna. Sua condutividade elétrica aumenta com a temperatura, ao contrário dos metais.
| Isótopo / Notação | Prótons (Z) | Nêutrons (N) | Massa atômica (u) | Abundância natural | Meia-vida / Estabilidade | Decaimento / Observações |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Silício-28 — \(\,^{28}\mathrm{Si}\,\) | 14 | 14 | 27.976927 u | ≈ 92,23 % | Estável | Isótopo mais abundante; base da indústria de semicondutores. |
| Silício-29 — \(\,^{29}\mathrm{Si}\) | 14 | 15 | 28.976495 u | ≈ 4,67 % | Estável | Usado em RMN e pesquisa em computação quântica. |
| Silício-30 — \(\,^{30}\mathrm{Si}\) | 14 | 16 | 29.973770 u | ≈ 3,10 % | Estável | Isótopo enriquecido para a redefinição do quilograma (esfera de Avogadro). |
| Silício-32 — \(\,^{32}\mathrm{Si}\) | 14 | 18 | 31.974148 u | Traço cosmogênico | 153 anos | Radioativo β\(^-\) que decai em fósforo-32. Usado para datar águas subterrâneas e gelos polares. |
| Outros isótopos — \(\,^{22}\mathrm{Si}\) a \(\,^{44}\mathrm{Si}\) | 14 | 8 — 30 | — (variáveis) | Não naturais | Milissegundos a horas | Isótopos instáveis produzidos artificialmente; pesquisa em física nuclear. |
N.B. :
Camadas eletrônicas: Como os elétrons se organizam ao redor do núcleo.
O silício possui 14 elétrons distribuídos em três camadas eletrônicas. Sua configuração eletrônica completa é: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p², ou simplificada: [Ne] 3s² 3p². Essa configuração também pode ser escrita como: K(2) L(8) M(4).
Camada K (n=1): contém 2 elétrons na subcamada 1s. Essa camada interna está completa e é muito estável.
Camada L (n=2): contém 8 elétrons distribuídos como 2s² 2p⁶. Essa camada também está completa, formando uma configuração de gás nobre (neônio).
Camada M (n=3): contém 4 elétrons distribuídos como 3s² 3p². Os orbitais 3s estão completos, enquanto os orbitais 3p contêm apenas 2 dos 6 elétrons possíveis. Portanto, faltam 4 elétrons para saturar essa camada externa.
Os 4 elétrons na camada externa (3s² 3p²) são os elétrons de valência do silício. Essa configuração explica suas propriedades químicas:
Ao perder 4 elétrons, o silício forma o íon Si⁴⁺ (estado de oxidação +4), seu estado de oxidação mais comum, especialmente na sílica SiO₂ e nos silicatos.
Ao ganhar 4 elétrons, o silício formaria teoricamente o íon Si⁴⁻ (estado de oxidação -4), um estado muito raro observado apenas em certos silicetos metálicos.
O silício também pode apresentar estados de oxidação intermediários como +2, mas o +4 continua sendo de longe o mais estável e difundido.
A configuração eletrônica do silício, com 4 elétrons em sua camada de valência, o coloca no grupo 14 da tabela periódica, logo abaixo do carbono. Essa estrutura confere-lhe propriedades características: capacidade de formar quatro ligações covalentes compartilhando seus elétrons de valência, propriedades semicondutoras essenciais em eletrônica e tendência a formar estruturas tetraédricas semelhantes ao carbono, mas com ligações Si-Si mais fracas que as ligações C-C. O silício forma principalmente ligações covalentes polares, especialmente com o oxigênio, criando uma vasta variedade de silicatos que constituem a maior parte da crosta terrestre. Ao contrário do carbono, que forma facilmente cadeias longas, o silício prefere formar estruturas tridimensionais com o oxigênio. Sua importância tecnológica é considerável: o silício ultra-puro é o material básico da indústria eletrônica e de computação (chips, processadores, painéis solares), enquanto seus compostos naturais (quartzo, areia) são usados na fabricação de vidro, cimento e cerâmica. O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre depois do oxigênio.
O silício puro é relativamente pouco reativo à temperatura ambiente devido à camada de óxido de silício (SiO₂) que se forma em sua superfície. Em altas temperaturas, reage com oxigênio, halogênios e alguns metais. O silício não reage com a maioria dos ácidos (exceto o ácido fluorídrico, que dissolve a sílica), mas se dissolve em bases fortes, formando silicatos. Forma principalmente compostos no estado de oxidação +IV, incluindo sílica (SiO₂), silicatos, silanos (análogos do silício aos hidrocarbonetos) e siliconas (polímeros orgânicos do silício). O silício pode formar ligações Si-Si, Si-O, Si-C e Si-H, dando origem a uma química organossilícica muito rica.
O silício é o elemento fundamental da revolução eletrônica e digital dos séculos XX e XXI. Sua capacidade de ser dopado com precisão (adição controlada de impurezas) permite modular sua condutividade elétrica, criando assim transistores e circuitos integrados. O nome "Vale do Silício" vem desse material, que permitiu a miniaturização progressiva dos componentes eletrônicos, seguindo a Lei de Moore. Um microprocessador moderno pode conter vários bilhões de transistores gravados em silício ultra puro (99,9999999% de pureza). O silício tornou possíveis os computadores, smartphones, a Internet e todas as tecnologias da informação que moldam nosso mundo contemporâneo.
O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre (cerca de 27,7% em massa), logo após o oxigênio. Ele nunca é encontrado em estado puro na natureza, mas sempre combinado, principalmente como sílica (SiO₂) em areia, quartzo e rochas silicatadas. Os silicatos constituem a maioria dos minerais que formam as rochas terrestres (feldspatos, micas, argilas). O silício de grau metalúrgico é produzido pela redução da sílica com carbono em fornos de arco elétrico. Para a eletrônica, é necessário silício ultra puro, obtido por meio de processos complexos de purificação e crescimento cristalino (método Czochralski).
O silício é sintetizado em estrelas massivas durante a fusão de oxigênio e carbono nas camadas profundas. Durante as explosões de supernovas do tipo II, o silício é ejetado no meio interestelar, contribuindo para o enriquecimento químico das gerações subsequentes de estrelas e planetas. A espectroscopia revela a presença de silício em muitas estrelas e nebulosas. No sistema solar, o silício é um constituinte majoritário dos planetas telúricos (Mercúrio, Vênus, Terra, Marte) e dos asteroides rochosos. Na Terra, o silício é o elemento dominante do manto terrestre na forma de silicatos, desempenhando um papel crucial na tectônica de placas e na geodinâmica.
Nota:
O silício ultra puro de alta pureza necessário para a eletrônica é um dos materiais mais puros já produzidos pela humanidade. Para fabricar chips eletrônicos, o silício deve atingir uma pureza de 99,9999999% (nove noves após a vírgula), o que significa que contém apenas um átomo estranho para cada bilhão de átomos de silício. Esse nível extraordinário de pureza é obtido por meio de processos sucessivos de purificação química, notavelmente a destilação de triclorossilano e o crescimento de monocristais pelo método Czochralski, onde um cristal perfeito é lentamente puxado de um banho de silício fundido.
O átomo em todas as suas formas: da intuição antiga à mecânica quântica 
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raro com propriedades excepcionais 
