Silikon (polisiloksan) je polimer koji se proizvodi kao fluid smole ili elastomera. Delimično je organsko jedinjenje ali ne sadrži ugljenik, već se sastoji od naizmeničnih atoma silicijuma i kiseonika. Kod većine silikona, dve organske grupe vezuju se za svaki atom silicijuma.[1][2]

Silikon

Silikonski fluid koristi se kao implant za grudi, kao lepak, maziva, za izolaciju od vode. Silikonska guma se koristi kao električni izolator, kao materijal za zaptivanje, kao komponenta automobilskog motora, za laminaciju staklene tkanine i kao hirurška membrana i implant.[3]

HemijaUredi

 
Hemijska struktura silicijum polidimetilsiloksana (PDMS).

Preciznije naziv je polimerizovani siloksani ili polisiloksani.[4] Silikoni se sastoje od neorganskog silicijum-kiseoničnog glavnog lanca (⋯-Si-O-Si-O-Si-O-⋯) sa organskim bočnim grupama vezanim za atome silicijuma. Atomi silicijuma su tetravalentni. Silikoni su polimeri formirani od neorgansko-organskih monomera. Silikoni imaju opštu formulu [R2SiO]n, gde je R organska grupa kao što je alkil (metil, etil) ili fenil grupa.

U nekim slučajevima, organske bočne grupe se mogu koristiti za vezivanje dva ili više tih -Si-O- glavnih lanaca zajedno. Varirajući dužinu -Si-O- lanaca, bočne grupe, i stepen unakrsnog vezivanja, silikoni se mogu sintetisati sa širokim varijetetom svojstava i kompozicija. Oni mogu da variraju u konzistenciji od tečnosti do gela do gume i do tvrde plastike. Najčešći silikon je linearni polidimetilsiloksan (PDMS), silikonsko ulje. Jedna druga velika grupa silikonskih materijala je bazirana na silikonskim rezinima, koji se formiraju od razgranatih oligosiloksana, kao i onih u obliku kaveza.

Terminologija i istorijaUredi

F. S. Kiping je skovao reč silikon 1901. godine da bi opisao polidifenilsiloksan po analogiji sa formulom jedinjenja, Ph2SiO (Ph označava fenil, C6H5), sa formulom ketonskog benzofenona, Ph2CO (njegov termin je originalno bio silikoketon).[5] Kiping je znao da je polidifenilsiloksan polimer, dok je benzofenon monomer, i zapaziko je da Ph2SiO i Ph2CO imaju veoma različita hemijska svojstva.[1][2] Otkriće strukturnih razlika između Kipingovih molekula i ketona je značilo da silikon više nije bio korektan termin (mada se zadržao u svakodnevnoj upotrebi) i da je termin siloksan korektan prema nomeklaturi moderne hemije.[6]

Silikon se ponekad pogrešno naziva silicijumom. Hemijski element silicijum je kristalni metaloid koji nalazi široku primenu u računarima i drugoj elektronoj opremi. Mada silikoni sadrže atome silicijuma, oni isto tako sadrže ugljenik, vodonik, kiseonik, a neke vrste sadrže i druge atome, i imaju fizička i hemijska svojstva koja su veoma različita od elementarnog silicijuma.

Prava silikonska grupa sa dvostrukom vezom između kiseonika i silicijuma se veoma retko javlja u prirodi. Atomi silicijuma obično formiraju jednostruke veze sa svakim od dva atoma kiseonika, umesto dvostruke veze sa jednim atomom kiseonika. Polisiloksani su među mnogobrojnim supstancama poznatim kao silikoni.

Molekuli koji sadrže dvostruke veze između silicijuma i kiseonika postoje i nazivaju se silanonima, ali su veoma reaktivni. Uprkos toga, silanoni su važni kao intermedijari u procesima u gasnoj fazi hemijske parne depozicije u produkciji mikroelektronike, i u formiranju keramike putem sagorevanja.[7]

SintezaUredi

Najzastupljeniji materijali su bazirani na polidimetilsiloksanu, koji se formira hidrolizom dimetildihlorosilana. Ovaj dihlorid reaguje sa vodom na sledeći način:

n Si(CH3)2Cl2 + n H2O → [Si(CH3)2O]n + 2n HCl

Polimerizacija tipično proizvodi linearne lance završene sa Si-Cl ili Si-OH (silanol) grupama. Pod različitim uslovima polimer je cikličan, umesto otvorenog lanca.[3]

Za potrošačke primene kao što su zaptivači silil acetati se koriste umesto silil hlorida. Hidrolizom acetata se formira manje opasna sirćetna kiselina (kiselina prisutna u sirćetu) kao reakcioni proizvod znatno sporijeg procesa očvršćavanja. Ova hemija se koristi u mnogim vidovima potrošačkih primena, kao što su silikonski zaptivači i adhezivi.

Grananje i unakrsno vezivanje u polimernim lancima se mogu uvesti koristeći organosilikonske prekurzore sa manjim brojem alkil grupa, kao što su metiltrihlorosilan i metiltrimetoksisilan. Idealno, svaki molekul takvog jedinjenja postaje tačka grananja. Taj proces se može koristiti za pravljenje tvrdih silikonskih smola. Slično tome, prekurzori sa tri metil grupe se mogu koristiti za ograničavanje molekulske težine, pošto takav molekul ima samo jedno reaktivno mesto i stoga može da formira kraj siloksanskog lanca.

SagorevanjeUredi

Kad silikon sagoreva na vazduhu ili kiseoniku, on formira čvrsti silikon (silikon dioksid) (SiO2) u vidu velog praha, čađi, i raznih gasova. Taj prah koji se lako raspršuje se ponekad naziva silikonskim dimom.

ReferenceUredi

  1. 1,0 1,1 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II izd.). Oxford: Butterworth-Heinemann. str. 362. ISBN 0080379419. 
  2. 2,0 2,1 Kipping, L. L.; Lloyd (1901). „XLVII.-Organic derivatives of silicon. Triphenylsilicol and alkyloxysilicon chlorides”. J. Chem. Soc., Trans. 79: 449—459. doi:10.1039/CT9017900449. 
  3. 3,0 3,1 Hans-Heinrich Moretto, Manfred Schulze, Gebhard Wagner (2005) "Silicones" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a24_057
  4. ^ Röshe, L.; John, P.; Reitmeier, R. "Organic Silicon Compounds" Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. John Wiley and Sons: San Francisco, 2003. doi:10.1002/14356007.a24_021
  5. ^ K.L. Mittal, A. Pizzi (2009). Handbook of Sealant Technology. CRC Press. стр. 27. ISBN 978-0-8493-9162-0. 
  6. ^ Mark, Allcock & West 2005, стр. 155
  7. ^ Khabashesku, O. M.; Kerzina; Kudin; Nefedov (1998). „Matrix isolation infrared and density functional theoretical studies of organic silanones, (CH3O)2Si=O and (C6H5)2Si=O”. J. Organomet. Chem. 566 (1–2): 45—59. doi:10.1016/S0022-328X(98)00726-8. 

ЛитератураUredi

Спољашње везеUredi