Silício

O Silício é o elemento químico correspondente ao número atômico 14, o que o torna o segundo elemento do grupo 14 - comumente chamado "grupo do Carbono" -, e, se este blog aborda o segundo elemento do grupo 14 antes de abordar o primeiro - o Carbono -, isso certamente se deve à grande relevância do Silício no contexto da Química Inorgânica.
Trata-se do segundo elemento mais abundante da crosta terrestre em massa, sendo superado apenas pelo Oxigênio: tamanha abundância se deve à sua ocorrência na forma de SiO2, sílica, em diversos minérios, dos quais se destaca o quartzo - caracterizado por uma estrutura cristalina específica dentre várias -, principal componente da areia.

Por sua vez, o SiO2 é um óxido ácido, o que significa que ele reage com bases de Arrhenius e com óxidos básicos para formar sais. Com água, porém, a sílica não reage - e seria de se esperar que ela reagisse para produzir H2SiO3 - em virtude da resistência da rede covalente presente na estrutura de SiO2.

SiO2(s) + 2NaOH(aq) -----> NaSiO3(aq) + H2O(l)

CaO + SiO2 -----> CaSiO3

Boa parte da química do Silício pode ser compreendida em termos de sua semelhança com o Carbono, enquanto outros aspectos se explicam pelas suas diferenças.

Por exemplo, a presença de orbitais d em átomos de Silício inviabiliza a formação de ligações πp-p.
Em consequência desse fato, há uma significativa diferença estrutural entre os célebres dióxido de carbono e dióxido de silício. Enquanto aquele é composto por moléculas de forma linear que contêm duas ligações duplas, este, em face da inviabilidade da formação de ligações duplas, é constituído por uma estrutura covalente de átomos de Silício e Oxigênio interligados.

Uma consequência direta dessa diferença estrutural é que o CO2, composto por moléculas apolares dispersas, é um gás, enquanto SiO2, fortemente agregado por ligações covalentes, é um sólido.

Estrutura do dióxido de carbono. Fonte: Quora

Estrutura da Sílica - na forma de quartzo. Fonte: "thiswebsiteisaboutquartz.weebly.com"

Uma semelhança entre o Carbono e o Silício, por outro lado, é a capacidade de catenação - isto é, a capacidade de formar cadeias -, a qual é muito menos pronunciada no Silício. Esse curioso fato permitiu a produção dos silicones, polímeros à base de silício maleáveis e impermeáveis à água e também tem suscitado especulações acerca da bioquímica de organismos extraterrestres.
Teria uma espécie alienígena, situada em um planeta de recursos naturais diversos daqueles que abundam na Terra, o funcionamento de seu organismo à base de carbono?

O Silício pode ser obtido a partir da redução da sílica com o carvão da seguinte forma:

SiO2(s) + 2C(s) -----> Si(s) + 2CO(g)

Sua grande aplicabilidade na indústria de semicondutores, porém, por vezes gera o interesse pela produção de Silício purificado. Então, o Silício produzido é submetido à ação do Cloro para, finalmente, ser obtido pela reação do cloreto com Magnésio metálico.

Si(s) + 2Cl2(g) -----> SiCl4(s)

SiCl4(s) + 2Mg(s) ----> 2MgCl2(s) + Si(s)

Flúor

O Flúor é o nono elemento da tabela periódica - para o qual Z = 9 - e inicia a família VIIA - a família dos halogênios.
O próprio nome da família à qual pertence o Flúor adianta a forma por que o elemento ocorre na natureza:em grego, o termo "halogênio" quer dizer "formador de sais": a ocorrência natural de Flúor se dá principalmente via compostos como CaF2 e NaF.

Quando em forma de substância simples, o Flúor se apresenta como F2 - gás flúor ou, formalmente, diflúor -, um gás amarelo pálido-pálido de odor acre muito tóxico ao organismo humano
Em decorrência do fato de o Flúor ser o elemento mais eletronegativo da Tabela Periódica, F2 é uma substância muito oxidante e de elevado poder de corrosão.

Se os halogênios são famosos como "formadores de sais", o Flúor se destaca entre eles justamente pela sua alta reatividade.
O segundo episódio do seriado "Breaking Bad" explora a reatividade do ácido fluorídrico, HF, que é impulsionada pela alta eletronegatividade do Flúor. Quando o ácido fluorídrico age sobre o vidro, por exemplo, a seguinte reação química ocorre:

SiO2(s) + 4HF(aq) ----> SiF4(s) + 2H2O(l)

A ocorrência dessa reação, por exemplo, é muito favorecida pela elevada energia da ligação Silício - Flúor (o que significa que, na formação de ligações Si-F, ocorre liberação de um montante energético significativo para a vizinhança, o que favorece a ocorrência do fenômeno).

A análise do F2 limita-se bastante a fins de estudo teórico, pois a relevância dessa substância para a indústria química é limitada. Afinal, é difícil produzi-la - isso é feito mediante um meticuloso processo de eletrólise do HF, que, por sua vez, é obtido a partir da reação de algum fluoreto, como CaF2, com H2SO4 - e é ainda mais difícil armazená-la sem que ocorra uma reação indesejada com o ambiente: por esse motivo, assim que é produzido, o diflúor é convertido a ClF3, mais facilmente transportável.

3F2 + Cl2 ----> 2ClF3

Não obstante, é válido ressaltar que o F2 é a substância mais reativa da série de substâncias da forma X2, em que X representa um halogênio. Esse fato se deve à intensa repulsão entre os 3 (três) volumosos pares eletrônicos de cada átomo de Flúor, que se torna ainda mais significativa em virtude da pequena distância interatômica entre os átomos de Flúor, cujos raios são muito pequenos.

Por isso é tão fácil quebrar a ligação F-F, de modo que F2 é o mais reativo dos di-halogênios.

Oxigênio

O Oxigênio é o elemento de número atômico 8 e inicia a série dos calcogênios (família VIA) na Tabela Periódica. Trata-se do elemento mais abundante da crosta terrestre, sendo responsável por 50% de sua massa.

Na crosta terrestre, a ocorrência do Oxigênio se dá majoritariamente em minérios diversos - constituídos por óxidos como SiO2 e TiO2 e por sais como CaCO3.

Segundo a teoria ácido-base de Pearson, o íon O2- é uma base dura, o que justifica a ocorrência natural de óxidos de ácidos duros, como Cu2+ e Zn2+ (os metais, inclusive, podem ser divididos entre aqueles que se apresentam na forma de óxidos e aqueles que se apresentam na forma de sulfetos, caracterização essa que segue a predição da teoria ácido-base de Pearson.

Em sua forma elementar, porém, o Oxigênio é encontrado na atmosfera terrestre; o elemento possui dois alótropos, O2 (gás oxigênio ou, formalmente, dioxigênio)  e O3 (ozônio). O primeiro compõe cerca de 20% da atmosfera terrestre em volume, enquanto o segundo é relativemente abundante em grandes altitudes, em particular na estratosfera.

O dioxigênio, O2, é um gás incolor, insípido e inodoro que desempenha função importante em processos biológicos de diversos seres vivos - como a respiração praticada por animais e vegetais. Industrialmente, é obtido pela condensação dor ar atmosférico líquido e, em laboratório, pode ser produzido pela decomposição térmica do KClO4 ou do KMnO4. Confira:

KClO4(s) -----> KCl(s) + 2O2(g)

2KMnO4(s) -----> K2MnO4(s) + MnO2(s) + O2(g)

Já o ozônio, O3, é um gás azul de odor característico (é responsável pelo "cheiro da chuva") responsável pela regulação da temperatura terrestre segundo o chamado efeito estufa. É de interesse da indústria química por ser muito oxidante e pode ser obtido a partir do dioxigênio via descarga elétrica.