1. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Silício
Alumínio ← Silício → Fósforo
C
14Si↑
Si
↓
Ge
Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
cinza azulado escuro
Silício policristalino
Linhas espectrais do silício
Informações gerais
Nome, símbolo, número Silício, Si, 14
Série química semimetais
Grupo, período, bloco 14 (IVA), 3, p
Densidade, dureza 2330 kg/m , 6,5
Propriedade atómicas
Massa atômica 28,0855(3) u
Raio atómico (calculado) 111 pm
Raio covalente 111 pm
Raio de Van der Waals 210 pm
Configuração electrónica [Ne] 3s 3p
Elétrons (por nível de energia) 2, 8, 4 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação
+3, 1 (óxido
anfótero)
Estrutura cristalina cúbico de faces
centradas
Propriedades físicas
Silício
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.
O silício (latim: silex, sílex ou "pedra dura") 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 na crosta
terrestre, perfazendo mais de 28% de sua massa. 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 ( IVA ) 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.
Índice
1 História
2 Características principais
3 Ocorrência na natureza
4 Aplicações
4.1 Piezeletricidade
4.2 Células fotoelétricas
5 Materiais de construção e cerâmica
6 Aerogel
7 Fotônica em Silício
8 Abundância e obtenção
9 Halogenetos de silício
10 Isótopos
11 Papel biológico
12 Precauções
13 Referências
História
3
2 2
1

2. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 1687 K
Ponto de ebulição 3538 K
Entalpia de fusão 50,55 kJ/mol
Entalpia de vaporização 384,22 kJ/mol
Velocidade do som 8433 m/s a 20 °C
Diversos
Eletronegatividade (Pauling) 1,90
Calor específico 700 J/(kg·K)
Condutividade térmica 148 W/(m·K)
1º Potencial de ionização 786,5 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1577,1 kJ/mol
3º Potencial de ionização 3231,6 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD
Ed
PD
MeV
Si 92,23%
estável com 14
neutrões
Si 4,67% estável, com 15
neutrões
Si 3,1% estável, com 16
neutrões
Si sintético
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.
Silicio com 99% de pureza.
O silício ( do latím silex, sílica ) foi identificado pela
primeira vez por Antoine Lavoisier em 1787 e
posteriormente considerado como elemento por Humphry
Davy em 1800.
Em 1811 Joseph-Louis Gay-Lussac e Louis Jacques
Thénard provavelmente prepararam silício amorfo impuro
aquecendo potássio com tetracloreto de silício. Em 1824
Jöns Jacob Berzelius preparou silício amorfo empregando
um método similar ao de Gay-Lussac, purificando depois o
produto obtido com lavagens sucessivas até isolar o
elemento.
Existe uma região na Califórnia chamada vale do Silício,
onde se concentra varias empresas do ramo de produção
industrial de semicondutores de Silício. O nome da região e
uma homenagem ao elemento responsável por grande parte
da produção mundial de circuitos eletrônicos.
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.
Ocorrência na natureza
Apenas os compostos de silício podem ser encontrados na natureza. O
silício é o segundo elemento mais abundante da crosta terrestre; 26 a
28% da crosta terrestre é composto de silício. Em abundância na crosta
terrestre o silício fica atrás apenas do oxigênio, que compõe quase a
metade de toda a crosta. Na água do mar, a sua concentração é
relativamente baixa, com apenas 3 mg de silício por litro. Pode-se
encontrar no espaço um átomo de silício para cada 30 000 átomos de
hidrogênio
O silício é um componente essencial da grande maioria das rochas que formam a crosta terrestre. Arenitos,
argila e granito são exemplos de rochas que contém compostos de silício. Entre os compostos silicosos
significativamente presentes na argila, formada basicamente por feldspato, são a ortoclase (KAlSi O ) e a
plagioclase ((Na, Ca)Al Si ). O quartzo (SiO - silica) pode apresentar diferentes cores de acordo com a
presença de pequenas quantidades de elementos estranhos. A sílica quase pura é conhecida como quartzo ou
simplesmente cristal. Os quartzos de cor púrpura ou lilás são conhecidos como ametista, os cristais de
coloração amarela são conhecidos como citrinos.
A opala, silica amorfa hidratada, é encontrada em várias cores. Atualmente, as maiores quantidades de opala se
encontram nas minas da Austrália e América Central, incluindo o México. Na Eslováquia, encontra-se opala
nas minas próximas a Prešov (Dubník). O silício é particularmente importante como o bloco de construção de
28
29
30
32
3 8
1-2 2 2

3. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Ametista, variedade púrpura ou lilás do
quartzo, que é formado por óxido de silício
Circuito integrado 555 em silício Alto-falante piezelétrico
algas unicelulares (diatomáceas).
Aplicações
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 Califórnia
(Estados Unidos) 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:
Como carga em materiais de revestimento e compósitos de
cimento, como cerâmicas.
Como elemento de liga em fundições.
Fabricação de vidro e cristais para janelas e isolantes, entre
outros usos.
O carboneto de silício é um dos abrasivos mais importantes.
Usa-se em lasers para a obtenção de luz com um comprimento
de onda de 456 nm.
O silício é um dos componentes do polímero silicone.
Na fabricação dos diodos e diversos componentes eletrônicos.
Piezeletricidade
Os cristais de quartzo também
possuem uma propriedade
especial chamada de
piezeletricidade. Essa
característica consiste em
transformar energia mecânica
diretamente em energia elétrica,
e vice-versa.
Suas aplicações variam desde
alto-falantes piezelétricos, agulha
para toca-discos e cristais osciladores para circuitos eletrônicos que
trabalham com freqüências.
Células fotoelétricas
O uso de silício nos painéis solares tem aumentado muito no século XXI devido a preocupação mundial com o
aquecimento global. O uso de células fotoelétricas para a obtenção de eletricidade aproveita um recurso
inesgotável, a energia solar. A primeira geração de células fotovoltaicas é constituída pelas células de silício
cristalino. As células consistem de uma lâmina de silício na qual é formada uma junção p-n díodo de junção,

4. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Cristal oscilador
Celula fotovoltaica de silicio
Paineis solares em forma de
árvore
capaz de gerar energia elétrica utilizável a
partir de fontes de luz com comprimentos
de onda da luz solar.
A primeira geração de células constitui a
tecnologia dominante em termos de
produção comercial, representando mais
de 80% do mercado mundial. O efeito
fotovoltaico foi descoberto pela primeira
vez em 1839 por Edmond Becquerel.
Entretanto, só após 1883 que as primeiras
células fotoelétricas foram construídas, por Charles Fritts, que cobriu o
selênio semicondutor com uma camada extremamente fina de ouro de
modo a formar junções.
Ao conjunto de células fotoelétricas chama-se placa fotovoltaica, cujo uso hoje é bastante comum em lugares
afastados da rede elétrica convencional. Existem placas de várias potências e tensões diferentes para os mais
diversos usos. Em residências rurais, algumas empresas concessionárias de distribuição usam placas de 75 W
de pico e 12 V para acumular energia em baterias de 100 Ah. Este sistema fotovoltaico gera energia suficiente
para iluminar uma residência com 3 lâmpadas de 9 W e uma tomada para rádio ou TV de 6".
Os painéis solares baseados em silício não são os mais eficientes. O
melhor material para tal é composto de arsenieto de gálio. Porém, o
silício é muito mais viável economicamente, já que o gálio é um elemento
muito escasso na Terra.
Materiais de construção e cerâmica
A maior parte dos materiais de construção empregam minerais que
contém silício em sua composição. A cerâmica mais valiosa que existe
atualmente é a porcelana, que é uma mistura de
matérias-primas que contém aproximadamente 50% de caulim, 25% de
areia de sílica e 25% de feldspato.
Existem outras cerâmicas de menor valor utilizada para fabricação de
tijolos, telhas e outros materiais de construção. As argilas de caulim,
feldspato e quartzo são aquecidos a uma temperatura de 1300°C para
produção de cerâmicas comuns (tijolos, telhas) ou cerâmicas fina e
brancas (placas, bacias, azulejos, estátuas, etc).
A areia, composta principalmente de silica, é usada como ingrediente em materiais de argamassa e colagem, e
particularmente na fabricação de concreto.
Aerogel
Fumaça congelada, assim apelidada pelos cientistas, é um material especial extremamente leve: sua densidade
média é de apenas 1,1 mg/cm³ e podem ser derivados do dióxido de silício (SiO ), embora possam ser
confeccionados em outros materiais.
É um dos melhores isolantes térmicos. Um aerogel do tamanho de uma pessoa pesa menos de meio quilo e
pode suportar o peso de um carro compacto. Cerca de 99,8% do volume é composto de ar comum.
[carece de fontes?]
2

5. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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Flores de porcelana (Madri,
Espanha, século XVIII)
Aerogel
O aerogel mais comum é feito
de uma mistura de sílica
(SiO ). Em sua fabricação é
exercida uma forte pressão
que elimina qualquer liquido
(secagem supercrítica).
Enquanto a luz com
comprimento de onda curta
atravessa aerogel com poucas
alterações, o calor e som
quase não conseguem
atravessá-lo. Atualmente, sua produção é muito cara e é usado
especialmente na pesquisa espacial. Entretanto, é um material com
grande potencial de utilização no futuro.
Fotônica em Silício
Atualmente, o silício também é utilizado para fabricação de guias de onda ópticos. Devido ao seu alto índice
refração (n=3.5 no infravermelho), o fenômeno de reflexão interna total pode ocorrer quando o silício esta
imerso em óxido de silício (sílica). Esta propriedade é muito conveniente porque esta combinação de materiais,
silício e sílica, é a mesma utilizada para produzir transistores na indústria eletrônica. Isto torna a fotônica em
silício compatível com a plataforma CMOS (Complementary-Metal-Oxide-Semiconductor). Esta
compatibilidade permitiria a integração direta dos elementos fotônicos (lasers, fotodiodos, moduladores) com
os eletrônicos (amplificadores, transistores, etc). O sucesso desta integração poderia ter grande impacto na
indústria de telecomunicações e computadores.
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; quartzo, ametista, ágata, sílex,
opala e jaspe são alguns materiais naturais 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 °C:
SiO + C → Si + CO
O silício líquido se acumula no fundo do forno onde é extraído 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
2
2 2

6. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
pt.wikipedia.org/wiki/Silício 6/7
Silicio de alta pureza
Tetracloreto de
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
(HSiCl ), o tetracloreto de silício (SiCl ) e o silano (SiH ).
No processo Siemens , as barras de silício de alta pureza são expostas a 1150 °C ao triclorosilano, gás que se
decompõem depositando silício adicional na barra segundo a reação:
2 HSiCl → Si + 2 HCl + SiCl
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 950 °C com
vapores de zinco muito puros:
SiCl + 2 Zn → Si + 2 ZnCl
Este método, entretanto, está repleto de dificuldades (o cloreto de zinco,
subproduto da reação, solidifica e leva à obstrução das 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.
Halogenetos de silício
O silício forma compostos com flúor (SiF ), cloro (SiCl ) e bromo (SiBr ), que
em cadeias podem serem usados na produção de haletos. Todos estes
compostos são muito instáveis e são utilizados para produção de gel de sílica.
Dentre os halogenetos de silício, destacam-se o tetracloreto de silício, que é um
composto importante na preparação de silício puro para dispositivos
semicondutores. O tetrafluoreto de silício, que é um subproduto da produção de
fertilizantes à base de fosfatos, resultando do ataque do ácido fluorídrico (HF)
(derivado da apatita) em silicatos. EM laboratório, o composto é preparado
aquecendo a mistura BaSiF a 300°C, sobre o sólido que libera SiF temporário,
saindo de um resíduo de BaF . O composto (BaSiF ) exigido é preparado tratando o
pentafluoreto de silício aquoso com o cloreto do bário. O (GeF ) é preparado de forma
análoga, exceto que a quebra termal requer 700°C.
O carboneto de silício (SiC) tem uma estrutura cristalina semelhante à do diamante, e é,
portanto, uma das substâncias mais duras conhecidas. O nível de dureza de Mohs atinge
entre 9 a 10. Pode ser usado como um abrasivo conhecido como carbeto.
Isótopos
3 4 4
3 4
4 2
4 4 4
6 4
2 6
4

7. 24/06/13 Silício – Wikipédia, a enciclopédia livre
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O silício tem nove isótopos, com número de massa entre 25 a 33. O isótopo mais comum é o Si-28, com uma
abundância de 92,23%, Si-29 tem uma abundância de 4,67% e Si-30 tem uma abundância de 3,1%. A maior
parte são isótopos estáveis, e apenas traços do único isótopo radioativo são encontradoS. O Si-32 é um
isótopo radioativo que vem da decomposição de argônio. Sua meia-vida é de aproximadamente 132 anos.
Sofre decaimento beta e torna-se o fósforo-32 (que tem uma meia-vida de 14,28 dias).
Papel biológico
O silício esta diretamente relacionado ao crescimento dos animais tanto na formação dos órgãos quanto dos
ossos. Em um homen adulto, pode se encontrar cerca de um grama de silicio. Apesar de não ser totalmente
comprovado, o silício exerce um papel tanto a nível da matriz dos ossos como ao nível de sua calcificação,
sobretudo no início de sua formação e independente da ação da vitamina D. Também esta relacionado na
formação da cartilagem e do tecido conjuntivo (em particular na fabricação do colágeno e das proteoglicanas
da matriz).
Precauções
Silício e seus compostos inorgânicos comuns não são tóxicos; são tão inertes que passam pelo sistema digestivo
completamente intacto, mas a inalação do pó seco de silício pode causar pneumoconiose e silicose.
Nos casos mais graves, essa doença pode causar a perda da capacidade pulmonar, além de tosse, infecções,
dispnéia e distúrbios cardíacos. Afeta principalmente os mineiros, trabalhadores em pedreiras e em túneis.
Na fabricação e processamento de silanos e seus derivados clorados, devem ser observadas medidas de
segurança estritas. Suas reações com o oxigênio ou umidade podem causar explosões e liberação de cloreto de
hidrogênio tóxico e corrosivo, além de outros compostos perigosos.
Referências
1. ↑ Stephen D. Butz. Science of Earth Systems. [S.l.]: Cengage Learning, 2002. ISBN 9780766833913
Enciclopedia Libre (http://enciclopedia.us.es/index.php/Silicio)
Los Alamos National Laboratory - Silicio (http://periodic.lanl.gov/elements/14.html)
WebElements.com - Silicio (http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Si/index.html)
EnvironmentalChemistry.com - Silicio (http://environmentalchemistry.com/yogi/periodic/Si.html)
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