Silício (Z=14): O Elemento Chave da Terra e das Tecnologias Modernas

Papel Essencial do Silício

O Silício (símbolo Si, número atômico 14) é um elemento químico abundante na crosta terrestre e um constituinte principal de minerais como os silicatos. Ele desempenha um papel fundamental em muitas tecnologias modernas, especialmente na indústria de semicondutores.

Contribuição do Silício nas Tecnologias

O silício está no cerne da eletrônica moderna, especialmente devido às suas propriedades semicondutoras que permitem a fabricação de componentes como chips de computador e transistores.

História da Descoberta

1824: Primeiro isolamento por Jöns Jacob Berzelius
O silício foi isolado pela primeira vez pelo químico sueco Jöns Jacob Berzelius em 1824. Ele foi o primeiro a reconhecer a importância do silício nos silicatos e sua estrutura molecular única.

1854: Ligação com os semicondutores
No século XX, as propriedades semicondutoras do silício foram destacadas, levando ao seu uso em circuitos eletrônicos modernos.

Estrutura Atômica

Constituição: O átomo de silício possui 14 prótons, 14 nêutrons e 14 elétrons, com uma configuração eletrônica de 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p².
Isótopos:

• Silício-28 (²⁸Si): isótopo estável, representando 92.23% do silício natural.
• Silício-29 (²⁹Si): isótopo estável, usado na pesquisa cristalográfica.
• Silício-30 (³⁰Si): isótopo estável, usado no estudo de processos geoquímicos.

Propriedades Físicas

• Sólido cristalino à temperatura ambiente.
• Massa molar: 28.085 g/mol
• Ponto de fusão: 1687 K (1414 °C)
• Ponto de ebulição: 3538 K (3265 °C)
• Densidade: ~2.3296 g/cm³ (a 20°C)
• Solúvel em ácidos fortes, mas resistente à água e a muitos outros solventes.

Reatividade Química

• Reage com o oxigênio para formar óxidos de silício, como o dióxido de silício (SiO₂), um constituinte principal da areia e das rochas.
• Forma compostos com halogênios e metais para criar silicatos e ligas.
• Não reage facilmente à temperatura ambiente com ácidos ou bases, conferindo-lhe uma estabilidade notável.

Aplicações Industriais e Tecnológicas

• Fabricação de semicondutores para a indústria eletrônica, incluindo transistores e chips de computador.
• Uso na produção de painéis solares, graças às suas propriedades semicondutoras.
• Empregado na fabricação de vidro, cerâmicas e materiais refratários.
• Uso em ligas metálicas para melhorar a resistência ao calor e a durabilidade.

Papel Biológico e Ecológico

• O silício é um elemento traço essencial no crescimento das plantas, especialmente na formação das paredes celulares dos vegetais.
• Desempenha um papel importante na formação do osso em alguns animais, embora seu papel exato ainda esteja em estudo.
• As diatomáceas, um grupo de algas microscópicas, usam o silício para formar conchas de dióxido de silício, um aspecto fundamental do ecossistema marinho.

Desafios Ambientais e Industriais

• Embora relativamente abundante, o silício é usado intensivamente na indústria tecnológica, criando uma demanda crescente por sua extração e processamento.
• Os resíduos de silício provenientes da fabricação de painéis solares e dispositivos eletrônicos apresentam desafios ambientais relacionados ao seu reciclagem e gestão.