CERÂMICAS À BASE DE SILICATOS S ILICATOS Os silicatos são materiais compostos principalmente pelo oxigênio e o silício, sendo que esses são os dois elementos mais abundantes na crosta terrestre. Grande parte de solos, rochas, argilas e areia se enquadra na classificação de silicatos. Ao invés de caracterizar suas estruturas cristalinas por células unitárias é mais acessível usar vários arranjos do tetraedro SiO-4 (CALLISTER JR., 2008).
Figura 1 : Um tetraedro silico oxigênio SiO-4 (CALLISTER (CALLIST ER JR., 2008).
A Figura 1 mostra cada átomo de sílicio ligado a quatro átomos de oxigênio os quais localiza-se no vertice do tetraedro; o átomo de sílicio está no centro. Os silicatos não são consideraveis iônicos , já que existe uma natureza covalente significativa em sua ligaçoes , as quais são direcionais e relativamente fortes (CALLISTER JR., 2008). Os silicatos são classificados com base nas formas pelas quais os tetraedros de SiO-4 se unem uns aos outros ou a outros cátions, cátions, onde surge arranjos unidimensionais unidimensionais , bidimensionais e tridimensionais (CALLISTER JR., 2008). SÍLICA A sílica ou dióxido de silicio é quimicamente o silicato mais simples. Estruturalmente apresenta-se em uma rede tridimensional que ocorre quando todos os átomos de oxigênio localizados nos vértices de cada tetraedro são compartilhados por tetraedros adjacentes, dando origem a um material neutro e com todos os átomos eletronicamente estáveis. Existem três form cristalinas polimórficas principais para a sílica: quartzo, cristobalita e tridimita (CALLISTER JR., 2008). A sílica é possivelmente o material cerâmico de uso mais amplo, esses materiais são bastante usados em isolamentos térmicos, como refrátarios ou abrasivos; em fibras para reforçar materiais compósitos; e varias vidrarias etc .A sílica também é usada na
fabricação de fibras opticas para comunicações e pós com finas partículas de sílica são utilizados na composição de pneus, em pigmentos de tintas e em outras situações (ASKELAND;PHULÉ,2008).
Figura 2: O arranjo dos átomos de silício e de oxigênio em uma célula unitária de cristobalita, um polimorfo do SiO2 (CALLISTER JR., 2008).
VIDROS A BASE DE SÍLICA A Sílica também pode existir como sólido ou vidro não-cristalino, tal material conhecido como sílica fundida ou sílica vítrea. Quando se tem a sílica fundida formada de SiO2 pura, tem-se um alto ponto de fusão e as alteraçoes dimensionais durante o aquecimento e o resfriamento são pequenas. Outros óxidos (por exemplo, B2O3 e GeO2) podem também formar estruturas vítreas e assim como o SiO2, são conhecidos como formadores de rede (CALLISTER JR., 2008). Geralmente os vidros a base de silicatos contém a adição de outros óxidos, são conhecidos como vidros inorgânicos tais como CaO e Na2O. Esses óxidos não formam redes poliédricas. Ao contrário, os seus cátions são incorporados no interior e modificam a rede de SÍO4; por essa razão, esses óxidos são conhecidos como modificadores de rede (CALLISTER JR., 2008). Esta modicação reduz a temperatura de fusão e abaixa a viscosidade da sílica, tornando possível produzir vidros a temperaturas mais baixas. Quando adiciona Na2O à silica
produz
eutéticos
(ASKELAND;PHULÉ,2008).
com
temperatura
de
fusão
muito
baixas.
Figura 3: Efeito do Na2O no retículo do vidro de sílica. O óxido de sódio modifica o reticulado vítreo ao romper ligações e reduzir a estabilidade do vidro (ASKELAND;PHULÉ,2008).
OS SILICATOS Para vários minerais à base de silicato, um, dois ou três dos átomos de oxigênio nos vértices dos tetraedros de SiO-4 são compartilhados por outros tetraedros para formar algumas estruturas consideravelmente mais complexas. Dentre esses silicatos aqueles que possuem estruturas mais simples são conhecidos como silicatos simples, que envolvem tetraedros isolados. Por exemplo, a forsterita (Mg2Si04) possui o equivalente a dois íons Mg2+ associados a cada tetraedro, de modo que cada íon Mg2+ possui seis oxigênios como átomos vizinhos mais próximos (CALLISTER JR., 2008). Os silicatos em camadas possuem estrutura bidimensional ou em camadas, pode ser produzido pelo compartilhamento de três íons de oxigênio em cada um dos tetraedros. Como exemplo para silicatos em camadas, um dos minerais argilosos mais comuns (Argila caolinita) possui uma estrutura laminar de silicato relativamente simples com duas camadas, as estruturas laminares dos silicatos não estão restritas ás argilas, outros materiais também se enquadram nesse grupo (CALLISTER JR., 2008).
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS CALLISTER JR. Willian D. Ciencia e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 7ed. Rio de janeiro-RJ:
LTC, 2008.
ASKELAND, Donald R.; PHULÉ, Pradeer. Ciencia e engenharia dos Materiais.
São Paulo – SP: Cengage learning, 2008.
