- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Ponto de ebulição
- Densidade
- Solubilidade
- Propriedades quimicas
- Presença na natureza
- Outros tipos de sílica natural
- Obtendo
- Formulários
- Em várias aplicações
- Na industria alimentícia
- Na industria farmacêutica
- Na indústria de cosméticos e cuidados pessoais
- Em aplicações terapêuticas
- Riscos
- Referências
O óxido de silício é um sólido inorgânico formado pela ligação de um átomo de silício e dois de oxigênio. Sua fórmula química é SiO 2. Este composto natural também é chamado de sílica ou dióxido de silício.
O SiO 2 é o mineral mais abundante na crosta terrestre, pois a areia é composta de 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.
A areia é uma fonte de dióxido de silício SiO 2. ರವಿಮುಂ. Fonte: Wikimedia Commons.
O SiO 2 também está presente na estrutura de certas plantas, bactérias e fungos. Também em esqueletos de organismos marinhos. Além da areia, também existem 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. Um dos mais úteis e importantes é a fabricação de vidros bioativos, que possibilitam a confecção de “andaimes” onde crescem as células ósseas para produzir pedaços de ossos perdidos por acidente ou doença.
Estrutura
Dióxido de silício SiO 2 é uma molécula de três átomos, na qual o átomo de silício está ligado a dois átomos de oxigênio ligados covalentemente.
Estrutura química da molécula de SiO 2. Grasso Luigi. Fonte: Wikimedia Commons.
A unidade estrutural da sílica sólida como tal é um tetraedro onde um átomo de silício é rodeado por 4 átomos de oxigênio.
Unidade estrutural de sílica sólida: cinza = silício, vermelho = oxigênio. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Os tetraedros se unem compartilhando 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 (SiO 2).
Os tetraedros compartilham os oxigênios em SiO 2. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.
Os compostos de SiO 2 são divididos em dois grupos: sílica cristalina e sílica amorfa.
Os compostos de sílica cristalina têm estruturas padrão repetidas de silício e oxigênio.
A sílica cristalina possui unidades repetidas. Wersję rastrową wykonał użytkownik polskiego projektu wikipedii: Polimerek, Zwektoryzował: Krzysztof Zajączkowski. Fonte: Wikimedia Commons.
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 fixadas aleatoriamente, sem seguir um padrão regular definido entre as moléculas e estas estão em uma relação espacial diferente entre si.
Na sílica amorfa, as ligações não são repetitivas ou uniformes. Silica.svg: * Silica.jpg: en: Usuário: Jdrewitttrabalho derivado: Matt. Fonte: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
-Óxido de silício
-Dióxido de silício
-Sílica
-Quartzo
-Tridimita
-Cristobalita
-Dioxosilano
Propriedades
Estado físico
Incolor a sólido cinza.
Amostra de SiO 2 puro. LHcheM. Fonte: Wikimedia Commons.
Peso molecular
60,084 g / mol
Ponto de fusão
1713 ºC
Ponto de ebulição
2230 ºC
Densidade
2,17-2,32 g / cm 3
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
SiO 2 ou sílica é essencialmente inerte para a maioria das substâncias, é muito pouco reativo.
Resiste ao ataque de cloro Cl 2, bromo Br 2, hidrogênio H 2 e a maioria dos ácidos em temperatura ambiente ou ligeiramente superior. É atacado pelo flúor F 2, ácido fluorídrico HF e por álcalis como o carbonato de sódio Na 2 CO 3.
O SiO 2 pode se combinar 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 2 é desenvolvido.
Não é combustível. Possui baixa condutividade térmica.
Presença na natureza
A principal fonte de sílica na natureza é a areia.
O SiO 2 ou 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 materiais siliciosos sob o impacto de meteoritos
- Sílica fundida, que é sílica aquecida até a fase líquida e resfriada sem permitir que se cristalize
Obtendo
A sílica das areias é obtida diretamente nas pedreiras.
Pedreira de areia na Califórnia. Folhado de creme de tufo de tufo. Fonte: Wikimedia Commons.
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 (tais como Na sódio) por neutralização com ácido, tal como ácido sulfúrico H 2 SO 4, HCl ido clorrico ou o dióxido de carbono CO 2.
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 SiCl 4. 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
A sílica ou SiO 2 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 uso.
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 desespumante
- 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 filler 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 sintéticas e borrachas
- 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 areia de estimação
-Em isoladores para microeletrônica
- Em interruptores termo-ópticos
Gel de sílica. KENPEI. Fonte: Wikimedia Commons.
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 anticorrosivo, para filtrar vinho, cerveja e sucos de frutas ou vegetais.
Equipamento para filtrar vinho com terra diatomácea (SiO 2). Fabio Ingrosso. Fonte: Wikimedia Commons.
Ele atua como um absorvente de líquidos em alguns alimentos e um componente de microcápsulas para óleos aromatizantes.
Além disso, o SiO 2 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 anti-aglomerante, 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 hidratantes noturnos, esmaltes e tintas para unhas, loções refrescantes para a pele, tonificantes capilares, pasta de dente, condicionadores capilares, géis e cremes bronzeadores.
Em aplicações terapêuticas
O SiO 2 está presente em vidros bioativos ou biovidros cuja principal característica é poder reagir quimicamente com o ambiente biológico que os rodeia, formando um vínculo forte e duradouro 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 do trato respiratório.
Além disso, a inalação de pó de sílica causa danos progressivos de longo prazo aos pulmões, chamados silicose.
Referências
- Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA. (2019). Dióxido de silício. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
- Da Silva, MR et al. (2017). Técnicas de extração verde. Sorbentes à base de sílica. Em Comprehensive Analytical Chemistry. Recuperado de sciencedirect.com.
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- Windholz, M. et al. (editores) (1983) The Merck Index. An Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals. Décima edição. Merck & CO., Inc.
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