Silicato

Silicato

Estrutura e propriedades da sílica

O termo sílica refere-se aos compostos de dióxido de silício, SiO2, nas suas várias formas incluindo sílicas cristalinas; sílicas vítreas e sílicas amorfas. O dióxido de silício, SiO2, é o composto binário de oxigênio e silício mais comum, sendo inclusive composto dos dois elementos mais abundantes na crosta da Terra. A sílica e seus compostos constituem cerca de 60% em peso de toda a crosta terrestre.

Os depósitos de sílica são encontrados universalmente e são provenientes de várias eras geológicas. A maioria dos depósitos de sílica que são minerados para obtenção das "areias de sílica" consistem de quartzo livre, quartzitos, e depósitos sedimentares como os arenitos.

Comercialmente, a sílica é fonte do elemento silício e é usada em grande quantidade como um constituinte de materiais de construção. A sílica também possui numerosas aplicações especializadas, como cristais piezoelétricos Na sua forma amorfa é utilizada como dessecante, adsorvente, carga e componente catalisador. Na sua forma vítrea é muito utilizada na indústria de vidro e como componentes óticos. Sílica é um material básico na indústria de vidro, cerâmicas e refratários, e é uma importante matéria prima na produção de silicatos solúveis, silício e seus derivados carbeto de silício e silicones.

Pela sua abundância na crosta terrestre, a sílica é largamente utilizada como constituinte de inúmeros materiais. Desta forma, trabalhadores podem ser expostos a sílica cristalina em uma grande variedade de indústrias e ocupações

O quartzo é um mineral de natureza dura, inerte e insolúvel. Suporta totalmente a vários processos de ação de agentes atmosféricos (intempéries) e é encontrado desde traço até grandes quantidades em várias rochas sedimentares. Ele é o componente principal dos solos, variando de 90 a 95% das frações arenosas e siltosas de um solo. A areia é composta predominantemente de quartzo.

O Quartzo é a forma termodinamicamente estável da sílica cristalina nas condições ambientais A grande maioria da sílica cristalina natural existe como a-quartzo. As outras formas existem num estado metaestável. A nomenclatura usada é "a" para uma fase de baixa temperatura e "ß" para uma fase de alta temperatura. A estabilidade dos polimorfos da sílica está relacionada com a temperatura e a pressão. Polimorfo é um termo usado para descrever materiais com diferentes arranjos atômicos cristalinos mas de mesma composição química. O -quartzo é o mais estável nas temperaturas e pressões que caracterizam a crostra terrestre. A tridimita e cristobalita são formadas sob altas temperaturas, enquanto coesita e stishovita são formadas sob altas pressões.

Origem e classificação

Origem: Mineral, biogênica ou sintética

Classificação:

a- formas cristalinas

natural - , ß quartzo; , ß1, ß2, tridimita; , ß cristobalita; coesita;

stishovita; moganita, keatita.

sintética - keatita; sílica W; porosils

b- formas amorfas

natural - opala; sílica biogênica; terras diatomácias; fibras de sílica;

sílica vítrea.

sintética - sílica fundida; pirogênica ou sílica evaporada; sílica precipitada;

sílica coloidal; sílica gel.

c- Rochas contendo sílica (>90% de SiO2)

quartzito, quartzo arenito, diatomita, porcelanita, sílex córneo, gueiserita

(Fondel,1962; Coyle, 1982; Flörke&Martin,1993)

Estrutura e ligações químicas

A unidade estrutural básica da maioria das formas da sílica e dos silicatos é um arranjo tetraédrico de 4 átomos de oxigênio ao redor de um átomo de silício centralizado, silício tetraédrico, SiO4. Pequenas variações na orientação da cela de silício tetraédrico com outra respectiva resulta no desenvolvimento de nova simetria, produzindo os diferentes polimorfos da sílica, quartzo, tridimita, cristobalita, coesita e stishovita. Uma orientação totalmente aleatória destas unidades resulta nas variedades amorfas do material.

Esse arranjo tetraédrico possibilita a formação de uma rede cristalina tridimensional infinita por meio do compartilhamento de todos os átomos de oxigênio de um tetraedro com os grupos vizinhos. Quando alguns dos vértices do tetraedro não se ligam, isto é, átomos de oxigênio ficam livres, uma ampla faixa de possibilidades estruturais se abre, algumas das quais são encontradas nos silicatos. Nas estruturas para as quais todos os vértices do tetraedro não são compartilhados, cada átomo de oxigênio não compartilhado contribui com uma carga negativa para o grupo aniônico então formado, o equilíbrio dessas cargas dá-se pela presença de cátions (cargas positivas) na estrutura do silicato. Na figura, encontra-se a representação esquemática das possíveis estruturas básicas dos silicatos. Na figura 2, encontra-se a representação da estrutura cristalina do -quartzo, da cristobalita e da tridimita.

A sílica a temperaturas ordinárias é quimicamente resistente a muitos dos reagentes comuns. Além disso, ela pode suportar uma ampla variedade de transformações sob condições severas como por exemplo, temperaturas altas. A reatividade da sílica depende fortemente da sua forma, pré-tratamento e estado de subdivisão da amostra específica em estudo.

Poeiras contendo sílica livre cristalina que foram geradas recentemente, como por exemplo, em operações com jateamento de areia, perfuração de rochas, escavação de túneis e moagem, possuem maior toxicidade para as células do pulmão comparada com poeiras mais velhas. Alguns estudos que demonstram isso, descrevem que esse aumento da toxicidade é devido a geração e presença de radicais livres na superfície da partícula de poeira. São formados radicais de oxigênio livre como o ánion superóxido (O2.-) e radicais hidroxilas (.OH) que são altamente reativos na presença do cátion ferro bivalente (Fe2+) e traços de outros metais. A solubilidade, as características de clivagem, a morfologia e as propriedades de superfície da sílica podem influenciar