La diferencia ortográfica entre silicona y silicona es si el sufijo tiene una letra visible 'e'.A primera vista supondrás que tienen propiedades similares.Pero es todo lo contrario.Estas dos sustancias, que a menudo se confunden, simplemente representan materiales universales diferentes.La gente también suele hacer preguntas sobre la silicona o la silicona.Depende de cómo lo definas y apliques.
En este artículo completo, exploraremos las diferencias clave entre el silicio y la silicona, incluida su fabricación, estructura química, propiedades y aplicaciones.
¿Qué es el silicio?
El silicio es un elemento químico natural extremadamente común, sólo superado por el oxígeno en la corteza terrestre.Con su apariencia brillante y ultrapura, es posible que le engañen pensando que el silicio es un metal.Sin embargo, es muy quebradizo a temperatura ambiente.Debido a que tiene las propiedades tanto de un metal como de un no metal, tiene otro nombre químico llamado silicio metaloide.El silicio es un metaloide tetravalente con puntos de fusión y ebullición de 1414 °C (2577,2 °F) y 3265 °C (5909 °F), respectivamente.Rara vez se encuentra en la naturaleza en forma elemental y se conoce más comúnmente como sílice o dióxido de silicio.Ocurre ampliamente en cuarzo, cuarcita y otros minerales.
La adición selectiva de impurezas con electrones faltantes o adicionales a la estructura cristalina del silicio cambia la conductividad eléctrica del silicio, permitiéndole actuar como aislante o conductor.Estas propiedades son cruciales para desarrollar, diseñar y fabricar productos electrónicos modernos (incluidos los microchips).
Estructura química del silicio.
Los átomos de silicio en estado cristalino están dispuestos en una red tetraédrica.Su estructura es muy similar a la de un diamante, con cada átomo conectado tetraédricamente a otros cuatro átomos adyacentes.
¿Qué es la silicona?
La silicona es un polímero inerte fabricado por el hombre.Esta gran familia de polímeros suele estar formada por cantidades iguales de silicio y oxígeno y cantidades variables de carbono e hidrógeno.En ocasiones también contiene otros elementos.Se utiliza comúnmente en forma de aceites, masilla, caucho y resinas.Es conocido por su excelente resistencia a la temperatura y flexibilidad y se utiliza en lubricantes, utensilios médicos, utensilios de cocina, adhesivos, selladores, aislamiento térmico, aisladores de líneas de voltaje y productos de almacenamiento de alimentos.
Estructura química de la silicona.
Los átomos de silicio y oxígeno unidos covalentemente se alternan en la larga cadena polimérica, mientras que otros elementos o compuestos se ramifican como sustituyentes del silicio.Estos sustituyentes son principalmente fenilo, vinilo o hidrógeno.
Dado que el silicio y la silicona tienen estructuras esqueléticas completamente diferentes, también tienen propiedades diferentes.Echemos un vistazo más de cerca a cómo su estructura determina su desempeño.
¿Cómo determina la estructura del silicio sus propiedades?
A diferencia de las siliconas blandas, el silicio puro es conocido y exhibe una excelente conductividad térmica debido a su estructura cristalina rígida, lo que permite que el calor se transfiera fácilmente a través de vibraciones atómicas, lo que resulta en una conducción de calor eficiente.
La presencia de una capa de oxígeno de un solo átomo (SiO2) en la superficie del silicio contribuye a la inercia química del silicio, haciéndolo muy estable y resistente a la descomposición.Esta capa de óxido actúa como una barrera, evitando en primer lugar más reacciones con el entorno circundante.Por tanto, el silicio tiene una excelente resistencia a la degradación y la corrosión.Aunque los enlaces covalentes entre los átomos de silicio son relativamente débiles, hay muchos enlaces en la estructura reticular que ayudan a mejorar la resistencia al calor del silicio.La aplicación de calor al silicio hace que los electrones se muevan a través de la red cristalina.Este efecto se vuelve más pronunciado a temperaturas más altas.
¿Cómo determina la estructura de la silicona su rendimiento?
Debido a que las siliconas tienen largas cadenas de polímeros, exhiben una elasticidad suave similar al caucho.Los átomos de oxígeno sin sustituyentes mejoran aún más estas propiedades.Tener solo dos átomos de oxígeno unidos permite que los enlaces de siloxano (Si-O-Si) giren con relativa libertad.Esta capacidad de rotar puede dar como resultado polímeros a base de silicio con viscosidades fácilmente reducidas.También es la flexibilidad de la silicona lo que la hace aislante, lo que significa que puede suprimir y absorber eficazmente la energía térmica.
La presencia de grupos no polares (metilo, fenilo) en el exterior de las siliconas las hace hidrófobas, químicamente inertes y biocompatibles.Por tanto, no se mezcla fácilmente con agua y otras sustancias polares.Además, sus enlaces silicio-oxígeno muy fuertes y estables proporcionan una excelente estabilidad térmica, lo que permite que la silicona resista altas temperaturas antes de descomponerse.Los electrones dentro de la silicona carecen de electrones libres debido a su participación en enlaces covalentes, por lo que no puede moverse, ni conducir calor ni conducir electricidad.Esto lo convierte en un aislante eléctrico eficaz.
De lo anterior se puede ver que las diferencias estructurales entre el silicio y los polímeros de silicona juegan un papel crucial en la determinación de sus respectivas propiedades.
¿Cómo se produce el silicio?
El proceso de producción del silicio es bastante sencillo.Estos son los pasos clave:
Paso uno: Extraer el mineral de silicio de una mina a cielo abierto o subterránea.El mineral de sílice más común es el cuarzo.
Segundo paso: El cuarzo triturado y limpio contiene muy pocas impurezas.Se mezclan con carbón y se calientan en un horno caliente a aproximadamente 1800°C.A altas temperaturas, el oxígeno del reloj de cuarzo reacciona con el carbono y obtiene gas CO y 99% de silicio.El gas CO expuesto al aire reacciona con el CO2.El proceso es complejo e implica múltiples pasos de reacción.El silicio se retira del horno de arco eléctrico en lotes.
El tercer paso: purifica aún más el silicio crudo mediante deposición física de vapor o tecnología de deposición química de vapor a altas temperaturas.
Paso cuatro: El silicio metálico (silicio puro) sin impurezas se enfría y solidifica para obtener polisilicio.Se pueden utilizar en células solares y aplicaciones de circuitos integrados.
¿Cómo se produce la silicona?
Los dos primeros pasos de fabricación de silicona son los mismos que los dos primeros pasos de fabricación de silicio.
Paso 3: Muele o tritura el silicio enfriado hasta obtener el tamaño de partícula deseado, luego mezcla el polvo fino con clorosilanos y calienta para activar la reacción entre los componentes.El resultado de esta reacción es la formación de metilclorosilano.Contiene dimetildiclorosilano, el componente principal de la silicona.Este proceso es un paso crucial en la producción de silicona.
Etapa 4: En esta etapa, es necesario calentar la mezcla a una temperatura precisa.Los diferentes componentes se evaporarán y separarán en función de sus puntos de ebullición.Este paso crítico es un proceso de destilación complejo.
Paso 5: A continuación, agregar agua al dimetildiclorosilano hace que el ácido clorhídrico y el disilanol se separen.Luego, el silanol se condensa para formar polidimetilsiloxano.La reacción está catalizada por ácido clorhídrico.El proceso de formación de polidimetilsiloxano implica hidrólisis.
Paso 6: En este momento, los enlaces siloxano en el polidimetilsiloxano son los principales componentes estructurales de la silicona.La polimerización de siliconas implica muchos métodos diferentes para lograr las propiedades deseadas del producto terminado.
Dado que el silicio y la silicona tienen estructuras y propiedades completamente diferentes, cada uno tiene diferentes aplicaciones, como se muestra a continuación:
Aplicaciones del silicio
Contiene entre un 96% y un 99,99% de silicio para múltiples usos.Detalles como sigue:
Elemento oro: la adición de silicio durante la producción de aluminio puede aumentar la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas de las aleaciones de aluminio.
Materia prima clave para la silicona: El silicio se puede convertir en una materia prima clave para los polímeros de silicona mediante diversos procesos químicos.
Polisilicio: el silicio se procesa para crear polisilicio.Su pureza es generalmente del 99,9999% y se utiliza principalmente en la producción de aplicaciones solares y electrónicas.
Además de los usos anteriores, el silicio es una materia prima e ingrediente clave en una variedad de aplicaciones y productos.El silicio que se combina fácilmente con el oxígeno generalmente existe en forma de sílice.Puedes pensar en el silicio como sílice.
Material cerámico
En su forma de silicato, proporciona resistencia al calor para aplicaciones de cerámica, esmalte y cerámica.
Materiales de construcción
A menudo es el ingrediente principal en la fabricación de hormigón, ladrillos y vidrio.Su presencia contribuye a la durabilidad y resistencia de estos materiales de construcción.
Aplicaciones de la silicona
La estructura única de las siliconas proporciona una flexibilidad ilimitada para muchas aplicaciones.
Adhesivos y Selladores
Los adhesivos y selladores de silicona proporcionan uniones flexibles, resistentes al agua y a la intemperie para aplicaciones plásticas automotrices, de construcción y aeroespaciales para garantizar la durabilidad y seguridad de componentes y estructuras.
Aislamiento electrico
La silicona es un material de aislamiento eléctrico ideal y es muy adecuada para su uso en cables eléctricos, aisladores de alto voltaje y otros equipos eléctricos.Su excelente resistencia al calor, estabilidad química y resistencia a la intemperie le permiten aislar eficazmente partes de equipos eléctricos de alto voltaje en ambientes extremos que pueden causar que otros materiales se degraden o se derritan.Puede mantener un rendimiento de aislamiento estable en entornos de trabajo complejos para proteger piezas sensibles.
Menaje y menaje de cocina
La silicona proporciona una superficie antiadherente, resistente al calor, resistente a la intemperie e inerte.Estas características lo hacen más adecuado para hornos y aplicaciones de microondas con requisitos de alta temperatura.Su excelente resistencia al desgarro hace que la vajilla de silicona dure más que productos similares tradicionales, ahorrándole así tiempo y dinero en la compra.
Suavizante
El aceite de silicona es crucial en el desarrollo y aplicación de toallas de papel de alta calidad.Su buena hidrofilia y su excelente tacto suave lo hacen particularmente adecuado para mejorar la suavidad de las toallas de papel.
Lubricante
El aceite de silicona es un lubricante sintético.Su excelente resistencia a altas temperaturas y estabilidad química le permiten soportar ambientes extremos que muchos lubricantes orgánicos no pueden soportar.Su estructura polimérica estable hace que sea menos probable que el aceite de silicona se reorganice a altas temperaturas.
Dispositivos médicos/dentales
Las siliconas se encuentran a menudo en dispositivos médicos, catéteres y equipos dentales.Su excelente elasticidad, biocompatibilidad y durabilidad lo convierten en el material elegido para aplicaciones en estos exigentes campos.
Resumen
Ahora ha aprendido de este artículo que existen grandes diferencias entre el silicio y la silicona en cuanto a estructura, rendimiento y aplicación.Yongrui es uno de los principales fabricantes de productos de silicona.Fabricamos productos de silicona que cumplen con LFGB o FDA aprobados por agencias internacionales, especialmente en utensilios de cocina y vajillas, y brindamos servicios desde diseño, prototipos, moldes de precisión, producción en masa y otros servicios.Si tiene alguna pregunta sobre productos o proyectos de caucho de silicona o necesita más asistencia técnica de nuestra parte, comuníquese con nuestro equipo de inmediato.
