COMBINACIONES OXIGENADAS DEL

SILICIO

• Irene López Jiménez• Esther Santamaría López• Ana Belén Iglesias Romero• Sandra Jiménez Gancedo

• 1º Biotecnología. Fundamentos de Química• Grupo 5

Introducción:

• Mayor importancia de estos compuestos:ÓXIDOS DE SILICIO

• Forman un único óxido estable:LAS SÍLICES: SiO2

Red tridimensional de enlaces en las sílice:

Cada átomo de Si se une con 4 átomos de O2 y cada átomo de O2 a 2 átomos de Si.

La Química del silicio está dominada por enlaces silicio-oxígeno

Unidad básica de todos los silicatos.

•Existen distintos tipos de silicatos.•Ejemplo: La MICA.

Cada tetraedro representa la unidad de SiO4.

DIFERENCIAS ENTRE EL SiO2 Y EL CO2

• Erroneamente puede pensarse que el Silicio y el Carbono formen óxidos con propiedades similares. Sin embargo, existen diferencias entre estos:

SiO2 CO2

•Sólido •Gaseoso

•(SiO2)n formando una red tridimensional

•Molécula sencilla

•El Si forma 4 enlaces simples con el O

•El C forma 2 en laces dobles con el O

•El número atómico del Si es 14 •El número atómico del C es 6

•Energía de enlace del Si: 222 J/mol •Energía de enlace del C: 346 J/mol

Estructuras formadas por los tetraedros

• Tetraedros de SiO4 simples.

- Torita (ThSiO4)

- Zircón (ZrSiO4)

• Dos tetraedros unidos vértice a vértice.

Dos tetraedros cuyo silicio comparte un átomo de oxígeno en el anión Si2O7

6-. Por ejemplo la thortveitita (Sc2Si2O7).

• Tetraedros unidos formando largas cadenas.Cada SiO4 comparte dos oxígenos con los silicios de los tetraedros

vecinos. Por ejemplo tenemos espodumena [LiAl(SiO3)]2 y diópsido [CaMg(SiO3]n.

• Tetraedros unidos formando una doble cadena.

La mitad de los átomos de silicio comparten tres oxígenos con los vecinos y la otra mitad sólo dos. Tenemos como ejemplos el abesto [Ca2Mg5(Si4O11(OH)2)]n.

• Tetraedros SiO4 unidos formando láminas.

Un tetraedro comparte tres oxígenos con tres vecinos para formar una lámina y el cuarto oxígeno se comparte con otra lámina para formar láminas dobles. Por ejemplo las micas.

• Tetraedros formando estructuras tridimensionales.

Los silicios comparten todos los oxígenos con los vecinos formando armazones tridimensionales. Por ejemplo el cuarzo y la zeolita.

CERÁMICAS• Gracias al proceso sol-gel pueden

obtenerse materiales cerámicos. Este proceso consiste en que el sol (dispersión coloidal de partículas en un líquido) se introduce en un molde y se le elimina algo de líquido para convertirlo en un gel. El gel es procesado para obtener el producto cerámico final.

• Según sus aplicaciones los materiales cerámicos se clasifican en:

1. Eléctricas, magnéticas y ópticas: como la fabricación de circuitos integrados.

2. Estructurales y mecánicas: como las turbinas de gas y motores de automóviles. Estos últimos son mas ligeros y eficientes en el consumo de combustible debido a las altas temperaturas que soporta este material. En la actualidad muchos de los componentes de automóviles se hacen con cerámica.

Cerámica estructural del carburo de Silicio

• El carburo de Silicio ha sido el material mas empleado para las cerámicas estructurales. Entre sus características destacan la baja expansión térmica, alta conductividad térmica, dureza, resistencia a la corrosión y el mantenimiento de la resistencia elástica. Todas estas características hacen que tengan muchos usos. Se destacan dos formas cristalinas polimórficas:

La a-SIC para las variedades hexagonales y romboédricas, que es mas estable a temperaturas menos altas. Y la b-SIC para las forma cúbica, que es mas estable sobre los 2000 ºC.

Cerámica estructural del nitruro de Silicio

• Este tipo de cerámicas se utilizan en ambientes de alta tensión mecánica y térmica por ejemplo motores de vehículos de propulsión. Otras de sus características son la buena resistencia a la oxidación y al desgaste a altas temperaturas, alta resistencia al choque térmico, resistencia excelente a la abrasión y a la corrosión, baja densidad y un momento bajo de inercia. El nitruro de Silicio existe en dos modificaciones cristalográficas hexagonales que son las a-fases y las b-fases.Las b-fases son frecuentes a altas temperaturas.

Vidrios

Son fases metaestables producidas cuando una sustancia en estado fundido se enfría rápidamente.

No posee estructura cristalina, pero las moléculas se unen fuertemente con un orden que se extiende sólo sobre distancias cortas.

Existen:

•Vidrio de cuarzo

No ha perdido las unidades tetraédricas de SiO4 al generarse, pero se disponen en una ordenación diferente.

Presentan gran dureza , resistencia térmica, inercia química y una mayor transparencia, lo cual los hace indicados para su uso en la fabricación de material de laboratorio y plantas químicas, además de la fabricación de la fibra óptica.

•Vidrio sodocálcico

Se obtienen al fundir la sílice con óxido de sodio u otra sustancia que contenga sodio en cantidad de 20%.

Uno especial es “Eutéctico” que contiene 73´5% SiO2, 5´2% CaO y 21´3% Na2O.

• Vidrios especialesSon variaciones de los vidrios sodocálcicos para mejorarlos,

sustituyendo:

• El óxido formador de red (SiO2) por B2O3, Al2O3…

• Los óxidos modificadores (Na2O y CaO)

Na2 por K2O

CaO por MgO,PbO,BaO o ZnO

Las características del vidrio variará dependiendo de su composición:• Pyrex• Vidrios colorados• Vidrios opacos• Vidrios laminados

•Vitrocerámicos

•Fibras de vidrio

•Biomateriales vítreos

•Vidrio soluble o silicato de sodio

Es una fase líquida muy básica, muy soluble en agua y estable, siempre que su pH sea fuertemente básico, ya que si se acidifica precipita en forma de gel de sílice.

Se utiliza en la industria papelera, la cosmética, la maderera …

Siliconas

• FORMACIÓN: Silanos (enlaces débiles, cadenas cortas, el número de Si se limita a 6)

SiH4 , Si2H6 , Si3H8 …Si6H14

•Los átomos de H se sustituyen por átomos o grupos de átomos: Organosilicanos.

•Los organosilicanos reaccionan con H2O produciendo un nuevo compuesto.

•Este compuesto experimenta una reacción de polimerización en la que se desprende H2O

•Resultado de esta polimerización: SILICONAS.

•Fórmula general: [CH3-SiO-CH3 ]n + n·H2O

UTILIDADES DE LAS SILICONAS

•¿Qué propiedades les confieren sus incontables usos?

-Propiedades tanto de plásticos como de minerales.

-Estabilidad térmica debido a los esqueletos de Si-O-Si. (no inflamabilidad)

•Distintas estructuras, distintas aplicaciones:

-Cadenas de siliconas: aceites y grasas

Sustancias no reactivas, líquidos oleosos de altas viscosidades y baja tensión superficial. Sus usos van desde lubricantes hasta componentes de aceites de bronceado, para maquillajes etc.

-Hojas de siliconas: elastómeros

Especies de cuerdas flexibles, elásticas y estables de -100 a 250 oC.

Se utilizan en cables de aislamiento, trajes espaciales, lentes de contacto y dentaduras.

-Armazones de siliconas: resinas

Las resinas son estructuras bastante estables frente a cambios de temperatura.

Entre sus usos, destacan las hojas y armazones de silicona que han revolucionado la cirugía moderna al proveer partes numerosas que pueden ser implantadas permanentemente en un paciente para remplazar las dañadas.

Algunas de éstas son piel artificial, huesos, uniones, vasos sanguíneos y partes de órganos.

FerrosilicioEl ferrosilicio es un compuesto sólido que se obtiene por

reducción de compuestos de menas de silicato de hierro en el horno eléctrico.

El ferrosilicio es la fuente de silicio para la preparación de acero al silicio. El acero al silicio es algo resistente a la

corrosión por ácido y posee propiedades magnéticas útiles.

Debido a estas propiedades se utiliza para fabricar los núcleos de los transformadores eléctricos por su baja histéresis es decir, se mantiene inerte resistiendo un cambio y tiende a conservar sus propiedades. Lo cual hace que el proceso de variación sea distinto en un sentido que en el contrario.