Óxido de silício (SiO2): estrutura, propriedades, usos, obtenção - Ciência - 2023

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o óxido de silício É um sólido inorgânico formado pela união de um átomo de silício e dois de oxigênio. Sua fórmula química é SiO₂. Este composto natural também é chamado de sílica ou dióxido de silício.

O SiO₂ É o mineral mais abundante da crosta terrestre, pois a areia é composta por sílica. Dependendo de sua estrutura, a sílica pode ser cristalina ou amorfa. É insolúvel em água, mas dissolve-se em álcalis e ácido fluorídrico HF.

O SiO₂ também está presente na estrutura de certas plantas, bactérias e fungos. Também em esqueletos de organismos marinhos. Além da areia, existem também outros tipos de pedras que são feitas de sílica.

A sílica é amplamente utilizada, cumprindo uma variedade de funções. O uso mais difundido é como material de filtro para líquidos como óleos e derivados de petróleo, bebidas como cerveja e vinho, bem como sucos de frutas.

Mas tem muitas outras aplicações. Uma das mais úteis e importantes é a fabricação de vidros bioativos, que permitem fazer "andaimes" onde crescem as células ósseas para produzir pedaços de osso que faltam por acidente ou doença.

Estrutura

Dióxido de silício SiO₂ É uma molécula de três átomos, na qual o átomo de silício está ligado a dois átomos de oxigênio por ligações covalentes.

A unidade estrutural da sílica sólida como tal é um tetraedro onde um átomo de silício é rodeado por 4 átomos de oxigênio.

Os tetraedros estão ligados por meio do compartilhamento de átomos de oxigênio de seus vértices contíguos.

É por isso que um átomo de silício compartilha cada um dos 4 átomos de oxigênio pela metade e isso explica a relação no composto de 1 átomo de silício para 2 átomos de oxigênio (SiO₂).

Compostos de SiO₂ Eles são divididos em dois grupos: sílica cristalina e sílica amorfa.

Os compostos de sílica cristalina têm estruturas padrão repetidas de silício e oxigênio.

Todo o cristal de sílica pode ser considerado uma molécula gigante, onde a estrutura do cristal é muito forte. Os tetraedros podem ser ligados de várias maneiras, dando origem a várias formas cristalinas.

Na sílica amorfa, as estruturas são anexadas aleatoriamente, sem seguir um padrão regular definido entre as moléculas e estas estão em uma relação espacial diferente entre si.

Nomenclatura

- óxido de silício

-Dióxido de silício

-Sílica

-Quartzo

-Tridimita

-Cristobalita

-Dioxosilano

Propriedades

Estado físico

Incolor a sólido cinza.

Peso molecular

60,084 g / mol

Ponto de fusão

1713 ºC

Ponto de ebulição

2230 ºC

Densidade

2,17-2,32 g / cm³

Solubilidade

Insolúvel em água. A sílica amorfa é solúvel em álcalis, especialmente se for finamente dividida. Solúvel em ácido fluorídrico HF.

A sílica amorfa é menos hidrofílica, ou seja, menos relacionada à água do que a cristalina.

Propriedades quimicas

O SiO₂ o A sílica é essencialmente inerte para a maioria das substâncias, é muito pouco reativa.

Resiste ao ataque de cloro Cl₂, bromo Br₂, hidrogênio H₂ e da maioria dos ácidos à temperatura ambiente ou ligeiramente superior. É atacado pelo flúor F₂, ácido fluorídrico HF e por álcalis, como carbonato de sódio Na₂CO₃.

O SiO₂ Pode combinar-se com elementos metálicos e óxidos para formar silicatos. Se a sílica for fundida com carbonatos de metal alcalino a cerca de 1300 ° C, os silicatos alcalinos são obtidos e o CO é liberado.₂.

Não é combustível. Possui baixa condutividade térmica.

Presença na natureza

A principal fonte de sílica na natureza é a areia.

O SiO₂ ou a sílica está na forma de três variedades cristalinas: quartzo (a mais estável), tridimita e cristobalita. As formas amorfas de sílica são ágata, jaspe e ônix. Opala é uma sílica amorfa hidratada.

Existe também a chamada sílica biogênica, ou seja, aquela gerada por organismos vivos. As fontes desse tipo de sílica são bactérias, fungos, diatomáceas, esponjas do mar e plantas.

As partes duras e brilhantes do bambu e da palha contêm sílica, e os esqueletos de alguns organismos marinhos também têm uma alta proporção de sílica; entretanto, as mais importantes são as terras diatomáceas.

Terras diatomáceas são produtos geológicos de organismos unicelulares em decomposição (algas).

Outros tipos de sílica natural

Na natureza, também existem as seguintes variedades:

- Sílicas vítreas que são vidros vulcânicos

- Lechaterielitos que são vidros naturais produzidos pela fusão de material silicioso sob o impacto de meteoritos

- Sílica fundida que é sílica aquecida à fase líquida e resfriada sem permitir que se cristalize

Obtendo

A sílica das areias é obtida diretamente nas pedreiras.

A diatomita ou terra de diatomácea também é obtida dessa forma, por meio de escavadeiras e equipamentos semelhantes.

A sílica amorfa é preparada a partir de soluções aquosas de silicato de metal alcalino (como Na de sódio) por neutralização com ácido, como ácido sulfúrico H₂SW₄, ácido clorídrico HCl ou dióxido de carbono CO₂.

Se o pH final da solução for neutro ou alcalino, obtém-se sílica precipitada. Se o pH for ácido, obtém-se sílica gel.

A sílica pirogênica é preparada pela combustão de um composto de silício volátil, geralmente tetracloreto de silício SiCl₄. A sílica precipitada é obtida a partir de uma solução aquosa de silicatos à qual se adiciona ácido.

A sílica coloidal é uma dispersão estável de partículas de tamanho coloidal de sílica amorfa em uma solução aquosa.

Formulários

Em várias aplicações

Sílica ou SiO₂ Tem uma grande variedade de funções, por exemplo, serve como abrasivo, absorvente, antiaglomerante, enchimento, opacificante e para promover a suspensão de outras substâncias, entre muitos outros modos de utilização.

É usado por exemplo:

- Na fabricação de vidros, cerâmicas, refratários, abrasivos e vidros de água

-Descoloração e purificação de óleos e produtos petrolíferos

- Em moldes de fundição

- Como um agente anti-aglomerante para pós de todos os tipos

- Como antiespumante

- Para filtrar líquidos, como solventes de lavagem a seco, água de piscina e águas residuais municipais e industriais

- Na fabricação de isolamento térmico, tijolos retardadores de fogo e materiais de embalagem resistentes ao fogo e ácido

- Como enchedor na fabricação de papéis e papelão, para torná-los mais resistentes

- Como enchimento de tintas para melhorar seu fluxo e cor

- Em materiais para polir metais e madeira, pois confere abrasividade

- Em laboratórios de análises químicas em cromatografia e como absorvente

- Como agente antiaglomerante em fórmulas inseticidas e agroquímicas, para ajudar a triturar pesticidas cerosos e como transportador do composto ativo

-Como um suporte catalisador

- Como enchimento para reforçar borrachas e borrachas sintéticas

-Como transportador de líquidos na alimentação animal

- Em tintas de impressão

- Como dessecante e adsorvente, na forma de sílica gel

- Como aditivo em cimento

- Como a maca de estimação

- Em isoladores para microeletrônica

- Em interruptores termo-ópticos

Na industria alimentícia

A sílica amorfa é incorporada a uma variedade de produtos alimentícios como um ingrediente multifuncional direto em vários tipos de alimentos. Não deve exceder 2% do alimento acabado.

Por exemplo, ele serve como um agente antiaglomerante (para evitar que certos alimentos grudem), como um estabilizador na produção de cerveja, como um antiagregante, para filtrar vinho, cerveja e sucos de frutas ou vegetais.

Ele atua como um absorvente de líquidos em alguns alimentos e um componente de microcápsulas para óleos aromatizantes.

Além do SiO₂ Amorfo é aplicado por meio de um processo especial na superfície dos plásticos de artigos de embalagem de alimentos, atuando como uma barreira.

Na industria farmacêutica

É adicionado como um agente antiaglomerante, espessante, gelificante e como um excipiente, ou seja, como um auxiliar de comprimidos para vários medicamentos e vitaminas.

Na indústria de cosméticos e cuidados pessoais

É usado em uma infinidade de produtos: em pós para o rosto, sombras, delineadores de olhos, batons, blushes, removedores de maquiagem, pós, pós para os pés, tinturas de cabelo e alvejantes.

Também em óleos e sais de banho, espumas de banho, cremes para as mãos e corpo, hidratantes, desodorizantes, cremes ou máscaras faciais (exceto cremes de barbear), perfumes, loções e cremes de limpeza.

Também em cremes de hidratação noturna, esmaltes e tintas para unhas, loções refrescantes para a pele, tônicos para os cabelos, dentifrícios, condicionadores para os cabelos, géis e cremes bronzeadores.

Em aplicações terapêuticas

O SiO₂ Está presente em vidros bioativos ou biovidros cuja principal característica é poder reagir quimicamente com o ambiente biológico que os rodeia, formando uma ligação forte e duradoura com o tecido vivo.

Esse tipo de material é usado para fazer substitutos ósseos, como os da face, como "suportes" nos quais as células ósseas crescerão. Eles mostraram boa biocompatibilidade com ossos e tecidos moles.

Estes biovidros permitirão recuperar ossos do rosto de pessoas que os perderam por acidente ou doença.

Riscos

Partículas de sílica muito finas podem ser transportadas pelo ar e formar pós não explosivos. Mas essa poeira pode irritar a pele e os olhos. Sua inalação causa irritação no trato respiratório.

Além disso, a inalação do pó de sílica a longo prazo causa danos progressivos aos pulmões, chamados silicose.

Referências

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