Silicon is truly ubiquitous, but is almost never found as the free element in nature. Em vez disso, ocorre principalmente como dióxido de silício, mais comumente conhecido como areia ou quartzo, ou em minerais silicatos, geralmente nas formas de argila ou rocha. Foi proposto pela primeira vez que a areia sílica era provavelmente o óxido de um elemento anteriormente desconhecido por Antoine Lavoisier em 1787. Em 1808, Sir Humphry Davy nomeou este hipotético elemento “silicium”, combinando o silex latino, que significa pedra, com o final tradicional-ium muitas vezes dado a elementos metálicos. O nome foi mudado para Silício em 1817, como o final-on sugeriu sua relação mais próxima com os elementos não-metálicos boro e carbono, mas foi só em 1823 que o químico sueco Jons Jacob Berzelius finalmente conseguiu preparar silício amorfo puro e como o primeiro a fazê-lo foi dado crédito por “descobrir” o elemento.

A grande maioria do silício utilizado comercialmente nunca é separada dos materiais em que ocorre naturalmente, que são muitas vezes processados de forma mínima antes do uso. Argilas de silicato são usadas para produzir cerâmicas de fachada, tais como porcelana e na fabricação de tijolos cerâmicos e cimento utilizados como materiais de construção. Rocha contendo silicato, como o granito, é usado diretamente em aplicações estruturais e decorativas, e areia de sílica misturada com cascalho e cimento produz Concreto. A areia também é amplamente utilizada como um abrasivo e como um enchimento em plásticos, borracha e tintas. Além disso, a terra diatomácea, uma forma de rocha sílica consistindo de restos fossilizados de diatomáceas, tem muitas aplicações comerciais diretas, especialmente como um absorvente, um meio de Filtração, um abrasivo leve e um pesticida natural.os produtos de silício mais refinados representam uma parte muito menor do uso comercial de silício, mas são extremamente importantes economicamente. Areia sílica comum é o ponto de partida para a produção de uma variedade de produtos de sílica refinada, outros compostos de silício, ligas contendo silício, e silício elementar em vários níveis de pureza, todos os quais desempenham papéis significativos na indústria. Os parágrafos seguintes apresentam uma panorâmica das principais categorias de utilizações finais do Silício, mas não constituem uma lista exaustiva.

Silício em ligas

silício é comumente usado como elemento de liga. A areia sílica é reduzida com carbono na presença de ferro para produzir ferrossilício, que pode então ser usado em aços contendo silício. No ferro fundido, o silício ajuda a manter o teor de carbono dentro dos limites estreitos exigidos para uma determinada qualidade de aço. Usado em grandes quantidades, como no aço elétrico, o silício influencia favoravelmente a resistividade e propriedades ferromagnéticas do material. para utilização em ligas não ferrosas, o silício de qualidade metalúrgica é produzido por reacção de sílica de alta pureza com carbono num forno de arco eléctrico. As ligas de silício não ferrosos mais comuns são ligas de alumínio e silício. As proporções apropriadas de alumínio e silício produzem um material que exibe muito pouca contração térmica durante a solidificação, tornando-o ideal para aplicações de fundição. O silício metalúrgico também é usado como um agente de liga menor em uma série de outras ligas projetadas para aplicações especializadas.

cerâmica de alta resistência

produzido pela primeira vez sinteticamente no século XIX, nitreto de silício tem sido conhecido pela ciência por cerca de tanto tempo quanto carboneto de silício, mas, no entanto, tomou um caminho muito mais lento para a exploração comercial. O potencial do nitreto de silício como um material refratário foi reconhecido pela primeira vez na década de 1950, e de fato o material veio a ser usado como um aglutinante em cerâmica de carboneto de silício, um uso que continua até certo ponto hoje. No entanto, de nitreto de silício de cerâmica-se revelado extremamente difícil para fabricar, e o início da produção, métodos resultou em materiais com menos do que o ideal ou não confiável propriedades mecânicas, ou usado de métodos de produção que limitou severamente os tipos de peças que poderiam ser produzidos. Hoje, componentes cerâmicos sinterizados de nitreto de silício podem ser produzidos com excelentes propriedades mecânicas, mas isso requer nanopowder de nitreto de silício extremamente puro e condições de fabricação controladas com precisão, ambas as quais contribuem para o alto custo deste material. Estes materiais têm excelente resistência ao choque, e vieram a ser utilizados em pequenos componentes do motor. Além disso, nitreto de silício pode ser usado para produzir rolamentos de esferas que podem tolerar ambientes corrosivos, altas temperaturas de operação e baixa lubrificação de todos durante a realização melhor e pesando menos do que as alternativas. Sialões, cerâmica produzida com óxido de alumínio, nitreto de silício e algumas vezes óxidos de terras raras, foram primeiro desenvolvidos em resposta a dificuldades na produção de cerâmica sinterizada com nitreto de silício. Muitas variações sobre sialons existem, como variações nas composições iniciais, bem como nas técnicas de produção podem produzir materiais com propriedades muito diferentes, que resultam de diferenças na estrutura cristalina. Algumas destas variações retêm muitas das propriedades desejáveis do nitreto de silício, ao mesmo tempo que proporcionam o benefício adicional de processos de produção mais fáceis. Outras variações são formuladas para fornecer propriedades adicionais, tais como condutividade elétrica ou resistência a danos em ambientes químicos específicos. Atualmente, os sialons são usados principalmente em ferramentas de corte e componentes de máquinas industriais sujeitos a condições extremas.

as propriedades semicondutoras do carboneto de silício são conhecidas desde o início do século XX, quando o material encontrado uso em Detectores de rádio e os primeiros LEDs. No entanto, estes e vários outros usos foram desenvolvidos nos primeiros dias de dispositivos semicondutores, e materiais alternativos com propriedades mais adequadas a essas aplicações têm sido desenvolvidos desde então, deslocando em grande parte carboneto de silício de suas funções históricas. Pesquisas que desenvolvem carboneto de silício como um semicondutor tem, desde então, explicitamente focado em explorar suas forças, que incluem a sua capacidade de executar a altas temperaturas e em campos elétricos fortes. Essas propriedades teoricamente permitem a produção de dispositivos eletrônicos muito menores, mais rápidos, mais eficientes em termos de energia e mais tolerantes ao calor do que são possíveis com as tecnologias tradicionais à base de silício. Inicialmente, dificuldades na produção de cristais de carboneto de silício sem defeitos dificultaram o desenvolvimento de sofisticados Eletrônicos de carboneto de silício, mas os diodos e transistores funcionais de carboneto de Silício estão agora disponíveis comercialmente, e o desenvolvimento destas tecnologias está em curso. nitreto de silício amorfo, que pode ser produzido em camadas finas usando deposição química de vapor, é um material importante na fabricação de circuitos integrados, onde é usado estruturalmente como um isolador elétrico ou camada de passivação protetora, ou como uma máscara de entalhe no processo de usinagem. Além disso, nitretos de silício dopados estão sendo investigados para uso como um semicondutor em dispositivos como LEDs, e tanto nitreto de silício e sialon podem ser dopados para produzir fosforos. vidro de sílica (em inglês: “soda-lime glass”) é um vidro de sílica produzido por fusão de areia de quartzo juntamente com carbonato de sódio, cal, dolmite e óxido de alumínio. Este é o vidro comumente usado em vidraças e recipientes de bebidas. A maioria dos outros produtos comumente conhecidos como vidro também são baseados em sílica, mas têm composições diferentes destinadas a produzir propriedades favoráveis para usos específicos. Por exemplo, os copos de borossilicato, muitas vezes vendidos sob o nome Pyrex, contêm óxido de boro, são notáveis por sua capacidade superior de suportar o choque térmico, e são usados para utensílios de vidro de laboratório, utensílios domésticos e componentes ópticos. O vidro aluminossilicato, outra variedade comum, é utilizado na fibra de vidro de materiais compósitos, e no vidro resistente a estilhaços utilizado EM pára-brisas de veículos de alta velocidade e, cada vez mais, superfícies de vidro expostas em dispositivos electrónicos portáteis, tais como telemóveis.em alternativa, o vidro pode ser produzido a partir de dióxido de silício puro sem adição de outros compostos. O material resultante é conhecido como quartzo fundido, e em comparação com o vidro de cal soda é mais forte, tem Melhores propriedades ópticas, e melhor resistência choque térmico. Também derrete a uma temperatura muito mais elevada. Esta propriedade, embora muitas vezes desejável, torna consideravelmente mais caro produzir do que outros tipos de vidro. É, portanto, utilizado principalmente para aplicações que requerem estas propriedades melhoradas, que incluem a produção de componentes ópticos de precisão, tais como alta qualidade de lentes e fibras ópticas, fotolitos máscaras e materiais refratários para uso em alta temperatura de laboratório e em processos industriais.quartzo sintético é um material piezoelétrico natural que encontra uso em osciladores de cristal usados para marcar o tempo em relógios e dispositivos digitais, e para padronizar a frequência em dispositivos de radiofrequência. O quartzo para este uso é geralmente produzido sinteticamente a partir de areia de sílica, uma vez que isso permite a engenharia de precisão de propriedades de cristal.Silicones são polímeros orgânicos-inorgânicos mistos geralmente constituídos por uma coluna vertebral de silício-oxigénio ligada a grupos laterais de hidrocarbonetos. Variando os grupos de hidrocarbonetos presentes, comprimento da cadeia de silício-oxigênio, e o grau de ligação cruzada pode produzir uma ampla gama de materiais, desde lubrificantes de óleo de silicone a resinas de silicone duro, mas todos tendem a exibir baixa condutividade térmica, reatividade química e toxicidade. A ampla gama de consistências possíveis e facilidade de fabricação, bem como sua estrutura polimérica, leva a comparação com plásticos à base de hidrocarbonetos, e em dispositivos domésticos os materiais são por vezes usados indistintamente. No entanto, a baixa toxicidade e a elevada estabilidade térmica dos produtos de silicone permitem uma gama mais ampla de utilizações em utensílios de cozinha e dispositivos médicos. Os Silicones são também utilizados para isolamento eléctrico e térmico, adesivo, selante, lubrificantes industriais, solvente de limpeza a seco e produtos de cuidados pessoais.apesar do fato de que o silício wafer utilizado em dispositivos semicondutores representa apenas uma pequena fração do uso comercial do elemento, esta aplicação única é a mais intimamente ligada às concepções públicas de silício, uma vez que sua influência na vida moderna tem sido profunda. Embora nem os primeiros circuitos integrados (germânio) nem as primeiras células solares (selênio) contivessem silício, durante a maior parte da história de ambas as indústrias, o silício de alta pureza tem sido o indiscutivelmente dominante material semicondutor.

para aplicações em circuitos integrados, mesmo pequenos defeitos cristalinos interferem com pequenos circuitos, necessitando o uso de silício monocristalino. Este material é produzido usando o processo de crescimento de Cristal Czochralski, que requer um crescimento lento de um único cristal enorme a partir de silício fundido de alta pureza em um ambiente cuidadosamente controlado. Os circuitos integrados são construídos utilizando bolachas finas cortadas destes cristais, assim como as células fotovoltaicas de silício de maior eficiência. Outros dispositivos semicondutores geralmente não requerem silício monocristalino, mas ainda requerem alta pureza para controlar as propriedades elétricas do material. Silício amorfo de alta pureza ou policristalino é encontrado na maioria das células fotovoltaicas de silício, e alguns outros dispositivos de semicondutores de grande área.há muitas formas de óxido de silício sintético, incluindo sílica precipitada, sílica coloidal, sílica-gel, sílica pirogenada e fumos de sílica. Embora cada produto seja principalmente dióxido de silício, cada um é produzido como resultado de um processo industrial diferente, e eles variam em tamanho de partículas. Geralmente, estes produtos são utilizados como agentes abrasivos leves, antiaglomerantes ou espessantes em alimentos, absorventes, ou como material de enchimento em plásticos, borrachas, silicones ou cimento, embora os usos finais precisos variam de forma.o sílica-gel é a forma de sílica sintética mais familiar aos consumidores. Estas esferas de sílica microporosa são comumente encontradas em pequenos pacotes de papel que incluem na embalagem de uma variedade de produtos para absorver o excesso de umidade. As mesmas propriedades de absorção são exploradas para utilização em ninhadas de gatos. O sílica-gel também é usado em laboratórios de química como uma fase estacionária para cromatografia ou, quando modificado com grupos funcionais covalentemente ligados, como um agente redutor ou quelante.