O silício é o segundo elemento mais abundante na crosta terrestre. Desta forma, é inevitável que os compostos de silício tenham importância para o desenvolvimento de uma sociedade. Há pelo menos 6.000 anos, no Oriente Médio, fizeram-se peças de cerâmica com materiais silicosos naturais, e há 5.000 anos os chineses desenvolveram técnicas elaboradas de fabricação de porcelanas.
Fig. 1 - Silício
O nome silício vem do latim sílex, que significa pedra de fogo, um silicato mineral usado pelos homens pré-históricos para fabricação de facas e outras ferramentas da pedra lascada.
Atualmente estamos imersos em materiais de silício: tijolos, cerâmica, porcelana, aditivos para lubrificantes, selantes, circuitos de computadores e células solares. Na década passada, os semicondutores com base no silício impulsionaram a revolução dos computadores.
Obtém-se silício razoavelmente puro em grandes quantidades pela reação, a aproximadamente 3.000°C, num forno elétrico, entre areia pura e coque purificado:
O silício fundido é retirado do fundo do forno e cristaliza-se num sólido cinzento-azulado, brilhante. Para a aplicação na indústria eletrônica é necessário um silício de pureza muito elevada. O silício bruto é inicialmente clorado para formar tetracloreto de silício, um líquido que tem ponto de ebulição de apenas 57,6°C.
O tetrafluoreto volátil é purificado por destilação e depois reduzido a silício pela reação com o magnésio ou zinco muito puros:
O cloreto de magnésio é arrastado por lavagem com água. O silício é então refundido e cristalizado em barras. A purificação final se faz pela refinação por zona, um processo em que um dispositivo de aquecimento de aquecimento especial provoca a fusão de um estreito segmento numa barra de silício. O aquecedor desce lentamente, ao longo da barra vertical. As impurezas do silício tendem a ficar na fase líquida, pois o ponto de fusão da solução é mais baixo que o do elemento puro. O silício que se cristaliza acima da zona de efusão tem pureza muito elevada.
O óxido de silício SiO2 é comumente chamado de sílica. A sílica é o constituinte principal de muitas rochas como granito e arenitos. O quartzo é a forma cristalina pura da sílica. A presença de impurezas no quartzo leva á formação de gemas, como a ametista.
O fato do SiO2 ser um sólido de ponto de fusão alto é em si mesmo notável, pois o CO2, o óxido do elemento logo acima do silício na tabela periódica é um gás na temperatura ambiente e a 1 atm. Esta grande diferença entre as propriedades provém das estruturas diversas do CO2 e do SiO2. O dióxido de carbono é uma espécie molecular com o átomo de carbono unido a cada oxigênio por uma dupla ligação. O SiO2 tem átomos de silício e oxigênio ligados numa rede cristalina gigantesca. Esta estrutura prevalece sobre a estrutura molecular simples, pois a energia das duas ligações duplas Si === O é muito menor que a de quatro ligações simples Si ---- O.
Referências: Química e Reações Químicas; KOTZ, John C., TREICHEL JR, Paul; 4ª Edição; 2º volume; Rio de Janeiro; Editora LTC; 2002
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