Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

Às vezes silicatos não são considerados como sendo iônicos porque existe um significativo
caráter covalente nas ligações interaômicas Si-O, que são direcionais e relativamente fortes.
Independente do caráter da ligação Si-O, existem um carga -4 associada com todo tetraédro SiO 4
4-
, uma vez que cada um dos 4 átomos de oxigênio requerem um elétron extra para atingir uma
estrutura eletrônica estável. Várias estruturas de silicatos surgem a partir dos diferentes caminhos nos
quais as unidades SiO 4 4- podem se combinar para dar arranjos mono-, bi- e tri-dimensionais.
Silica
Quimicamente, o material silicato mais simples é o dióxido de silício (SiO 2 ). Estruturalmente, êle é
uma rede tri-dimensional que é gerada quando cada átomos de oxigênio do canto em cada tetraédro
é compartilhado por tetraédros adjacentes. Assim, o material é eletricamente neutro e todos os
átomos têm estruturas eletrônicas estáveis. Sob estas circunstâncias a razão de átomos de Si para
átomos de O é de 1:2, como indicado pela f'órmula química.
Se estes tetraédros são arranjados numa maneira regular e ordenada, uma estrutura
cristalina é formada. Existem 3 principais formas cristalinas polimorfas de sílica: quartzo, cristobalita
(Figura 13.12) e tridimita. Suas estruturas são relativamente complicadas e comparativamente
abertas; isto é, os átomos estão estreitamente compactados entre si. Como uma consequência, estas
sílicas cristalinas têm relativamente baixas densidades; por exemplo, à temperatura ambiente o
quartzo tem uma densidade de apenas 2,65 g.cm -3 . A resistência das ligações interatômicas Si-O
está refletida numa relativamente alta temperatura de fusão, 1710 o C (3110 o F).
Figura 13.12 - O arranjo de átomos de silício e de oxigênio numa célula unitária de cristobalita, uma
polimorfa (ou poliforma) de SiO 2 .
Vidros de Sílica
Sílica pode também existir como um sólido não cristalino ou vidro, tendo um alto grau de
randomicidade atômica, que é característico do líquido; um tal material é chamado sílica fundida
ou sílica vítrea. Do mesmo modo que com a sílica cristalina, o tetraédro SiO 4 4- é a unidade básica;
além desta estrutura, existe considerável desordem . As estruturas para silicas cristalina e nãocristalina
são comparadas esquematicamente na Figura 3.21. Outros óxidos (por exemplo B 2 O 3 e
GeO 2 ) podem formar estruturas vítosas, no sentido de que a cristalização ocorre com alguma
dificuldade durante o resfriamento a partir do líquido.
Os vidros inorgânicos comuns que são usados para recipientes, janelas e assim por diante,
são vidros de sílica aos quais foram adicionados óxidos, tais como CaO e Na 2 O. Os cátions
destes outros óxidos (Na + e Ca 2+ ) se ajustam na rede da silica e modificam-na numa extensão tal
que a formação de uma estrutura de vidro se torna mais provável do que a de uma cristalina. A
Figura 13.13 é uma representação esquemática de um vidro de silicato de sódio.