Depois do oxigênio, o silício é o elemento mais encontrado na Terra. Não ocorre livre na natureza, mas como um óxido (sílica) ou silicato (feldspato, caulinita e assim por diante) em areia, rocha e argila. Um método de preparação é por aquecimento de quartzo (SiO2) com carbono; durante este processo, o monóxido de carbono é emitido e o silício bruto (98% puro) permanece. Este grau é suficientemente puro para incorporação em ligas - por exemplo, de alumínio e ferro - para torná-las mais duras ou menos quebradiças. O silício puro é preparado pelo aquecimento do silício bruto em cloro. Durante este processo o composto volátil SiCl4 ocorre e é separado por destilação. Se este líquido for aquecido junto com o hidrogênio, o silício puro é liberado. Este é moldado em forma de bastão, e as últimas impurezas são “flutuadas” para fora do bastão, aquecendo sucessivamente pequenas porções até o ponto de fusão, em uma atmosfera de gás inerte, como o argônio, combinado com quaisquer oligoelementos a serem adicionados, que se dissolvem no silício líquido.
siloxanos são compostos que contêm oxigênio além de hidrogênio, silício e, geralmente, carbono (embora existam alguns siloxanos inorgânicos). A partir de pequenas moléculas, eles podem ser construídos em grandes unidades (polímeros), às quais várias propriedades (liquidez, elasticidade, estabilidade e assim por diante) podem ser transmitidas. Os siloxanos existem na forma de resinas, elastômeros (compostos de borracha) ou óleos.
Uso
É usado como agente de liga para aço, alumínio, cobre, bronze e ferro. Também é amplamente utilizado na fabricação de semicondutores e na produção de silanos e compostos orgânicos de silício.
Os compostos de organossilício são usados na forma de resinas, elastômeros (compostos de borracha) ou óleos. Resinas são compostos orgânicos de silício que, quando misturados com várias outras substâncias utilizadas na indústria de tintas (endurecedores, aceleradores e assim por diante), formam camadas muito estáveis e são facilmente aplicáveis mesmo em bases às quais outras tintas geralmente não aderem bem (como superfícies metálicas). Além disso, são bastante resistentes ao aquecimento momentâneo ou ao ataque de oxigênio e não desbotam muito à luz do sol. Entre outras coisas, essas resinas também são usadas como compostos de moldagem (plásticos) e na fabricação de espumas que apresentam boa resistência a altas temperaturas e são isolantes térmicos úteis. Outras resinas são usadas como as chamadas folhas (camadas finas aplicadas na indústria eletrônica) por causa de sua baixa combustibilidade e boas propriedades de isolamento elétrico mesmo em um ambiente úmido. As resinas de silicone têm inúmeras aplicações por causa de sua estabilidade ao calor e repelência à água e sua resistência a solventes, altas temperaturas e luz solar. As resinas de silicone são usadas em tintas, vernizes, compostos de moldagem (plásticos), isolamento elétrico, revestimentos sensíveis à pressão e de liberação e laminados.
metil silicato é um líquido bastante volátil usado na fabricação de telas de televisão. Quando é decomposto em água, resulta uma camada transparente de ácido silícico, que prende a tela à parede de vidro. Silicato de etila é usado como agente ligante para fazer moldes em processos especiais de fundição de metais ou como ponto de partida em sínteses químicas.
Perigos e sua prevenção
Esta seção discute os perigos dos compostos de organossilício. O leitor é referido em outra parte do enciclopédia para discussões sobre os efeitos importantes para a saúde da exposição a silicatos, particularmente silicatos cristalinos. Os efeitos dos carbonetos de silício também são discutidos em outro lugar.
Os perigos toxicológicos do silício metálico não são conhecidos. Para a maioria dos propósitos regulatórios, é considerado um pó incômodo. Quando o silício é preparado e purificado na ausência de ar, o processo ocorre em um invólucro selado e hermético que deve limitar as exposições. Os perigos podem surgir dos produtos químicos que são usados em conjunto com o silício em vários processos de fabricação. Existem três tipos de compostos de silício considerados aqui: silanos, siloxanos e heterossiloxanos.
Silanos. Os silanos contêm hidrogênio e silício. A maioria deles são substâncias oleosas muito estáveis que, por si só, encontram pouca aplicação prática. Se forem adicionados cloro, nitrogênio e assim por diante, eles podem ser usados para síntese química. Tanto o tetraclorosilano quanto o triclorosilano, no entanto, são compostos altamente reativos que podem emitir um vapor asfixiante altamente irritante. Ao entrarem em contato com a água se decompõem (hidrólise), liberando cloreto de hidrogênio. A água na atmosfera pode iniciar tal hidrólise. Os produtos da hidrólise podem ter efeitos intensos nos olhos e vias respiratórias. Além disso, o triclorossilano inflama facilmente. Esses líquidos são tratados como substâncias corrosivas e são enviados em ampolas de quartzo ou caixas de aço inoxidável. Derramamentos podem ser tornados inofensivos por soda anidra.
A siloxano vapores de óleo podem ser irritantes para os olhos, e é relatado que concentrações extremamente altas podem ter sérios efeitos no sistema respiratório. Ao contrário do silício compostos de resina foram considerados inofensivos no passado e foram amplamente utilizados como implantes no corpo.
Elastômeros (compostos de borracha). Essas substâncias são caracterizadas por sua grande estabilidade em altas (250 °C) e baixas temperaturas (até -75 °C) e resistência ao ataque de produtos químicos. A sua inércia química é tal que são frequentemente utilizados como material de implante para vasos sanguíneos e assim por diante. Além disso, eles não se dissolvem em muitos solventes orgânicos, como tricloroetileno ou acetona. As membranas de borracha de silicone são facilmente permeáveis a gases como o oxigênio, mesmo quando dissolvidos em água.
Deve-se notar que tem havido grandes controvérsias e disputas legais sobre os efeitos dos implantes mamários de silicone, com notáveis autoridades divididas sobre quaisquer possíveis riscos à saúde de longo prazo.
Óleos. Esses compostos também mantêm sua estabilidade quando expostos a mudanças extremas de temperatura. Por esta razão, eles são frequentemente usados como lubrificantes, uma vez que sua viscosidade permanece substancialmente constante em diferentes temperaturas. Eles também são usados como repelentes de água, aplicados, por exemplo, em paredes, tecidos ou couro. As peças prensadas podem ser facilmente removidas dos moldes untados com esses compostos e também atuam como agentes antiespumantes (esta última propriedade é, entre outras coisas, de assistência aos que sofrem de bronquite crônica, pois a inalação dos vapores desses óleos ajuda na evacuação do catarro) . Em experimentos com animais, verificou-se que essas substâncias são eliminadas muito lentamente dos pulmões, mas que sua presença não causa reações adversas. As pomadas preparadas com silicones também são muito bem toleradas e, em virtude de suas propriedades hidrorrepelentes, contribuem para a prevenção ou recuperação de eczemas de contato, pois evitam o contato com substâncias causadoras de reações de hipersensibilidade.
Experimentos com animais também indicaram que, se o vapor for inalado em concentrações muito altas, pode ocorrer uma narcose fatal; se os animais expostos sobreviveram à narcose, no entanto, a recuperação completa ocorreu. Os óleos de silicone irritam ligeiramente a mucosa ocular, causando vermelhidão, dor e lacrimejamento; sintomas mais graves são induzidos apenas por compostos de baixo peso molecular.
Heterosiloxanos. Além de silício, hidrogênio e oxigênio, os heterossiloxanos contêm alguns outros elementos, como metais (alumínio, estanho, chumbo e outros), bem como boro ou arsênico, etc. Eles hidrolisam facilmente e, portanto, são perigosos para o corpo humano, um importante parte da qual é constituída por água. Os heterossiloxanos são geralmente formados como produtos intermediários em sínteses químicas. metil silicato e silicato de etila ocupam um lugar especial neste grupo. O silicato de metila, um líquido bastante volátil, é usado na fabricação de telas de televisão. Quando se decompõe em água, forma-se uma camada transparente de ácido silícico resultados, o que prende a tela à parede de vidro. O líquido ou vapor de silicato de metila que atinge os olhos não produz efeito imediato, mas após 10 a 12 h causa dor ocular violenta, acompanhada de vermelhidão e lacrimejamento. A córnea torna-se opaca e podem ocorrer úlceras, que podem resultar em cegueira. Se o vapor for inalado, podem ocorrer danos fatais aos pulmões ou rins. Uma vez que o contato com o vapor ou líquido não produz dor imediata, precauções especiais são necessárias com esta substância. A quebra dos frascos deve ser evitada. Os olhos devem ser protegidos por óculos estanques ao gás, devendo ser evitado o risco de inalação de vapores em caso de derrame, etc., através da instalação de um sistema de ventilação de exaustão.
O silicato de etila, que é utilizado como ligante na fabricação de moldes em processos especiais de fundição de metais ou como ponto de partida em sínteses químicas, possui baixa pressão de vapor; esta propriedade física ajuda a reduzir a exposição. Em altas concentrações irrita as membranas mucosas e a pele, e em concentrações muito altas provou ser fatal para os animais.
À medida que o peso molecular dos silicatos aumenta, há uma diminuição na reatividade.
Tabelas de compostos de silício e organossilício
Mesa 1 - Informações químicas.
Mesa 2 - Riscos para a saúde.
Mesa 3 - Perigos físicos e químicos.
Mesa 4 - Propriedades físicas e químicas.