El silano o hidruro de silicio (IV) es un producto químico que tiene la fórmula química SiH4. Aunque es derivado del silicio es un análogo del metano. A continuación, te contaremos qué es esta sustancia, sus características fisicoquímicas y sus aplicaciones.
Características físicas del silano
El silano es una sustancia gaseosa a temperatura ambiente, insoluble en agua. Es un gas pirofórico, que entra en combustión de forma espontánea ante la presencia de aire sin que exista una fuente de ignición. Esto se debe a que se forman silanos más grandes durante la producción, lo que causa esta piroforicidad.
Por encima de los 420°C el silano se descompone en hidrógeno y silicio, por lo que se puede emplear en la deposición química de vapor de silicio. Este gas incoloro tiene una densidad de 0.7 × 10³ kg/m3 o 0.7 g/cm3. Tiene un punto de fusión de 88 K, alcanza la ebullición a los 161 K y la temperatura de autoignición es de 294 K.
Tipos de silanos
Los silanos son cadenas de átomos de silicio unidos con enlaces covalentes a átomos de hidrógeno, por ello la fórmula química general es SinH2n+2. Los silanos suelen ser menos estables que los análogos de carbono porque los enlace silano – silano (Si-Si) es de menor energía que los enlaces carbonados. Por su parte, el oxígeno descompone los silanos.
Ahora bien, los silanos tienen una nomenclatura especial. Cada nombre tiene la palabra silano precedida por un prefijo que indica el número de átomos de silicio presentes en la molécula. Por ejemplo, disilano, trisilano, tetrasilano. En la fórmula química se indica también la cantidad de moléculas de hidrógeno, como Si2H6 que es la fórmula del disilano, Si3H8 trisilano y así sucesivamente.
Los silanos también pueden tener otros compuestos inorgánicos, en cuyo caso su nomenclatura se vuelve muy complicada al ser silanos de mayor tamaño molecular. Por ejemplo, el tetrahidruro de silicio.
Los silanos en forma de anillo son los ciclosilanos y los cicloalcanos (un alcano en forma de anillo). También se pueden encontrar silanos ramificados y radicales derivados de los silanos, como el SiH3: sililo, el Si2H5 disilanilo. Si hay un trisilano con un sililo unido a un átomo de silicio del medio se obtiene un silil trisilano paralelo a los alcanos.
En general, los silanos pueden tener los mismos grupos funcionales que los alcanos. De este modo, con el grupo hidroxilo (-OH) se puede formar un silanol, mientras que con un =Si=O se obtiene una silicona.
¿Cómo se produce el silano?
El silano se fabrica a nivel industrial a partir de silicio de grado metalúrgico. Se utiliza un proceso de dos pasos para la fabricación; en el primero, el silicio en polvo reacciona con un ácido clorhídrico a una temperatura de más de 300°C para obtener triclorosilano (HSiCl3) e hidrógeno gaseoso.
Más adelante se pone el triclorosilano en ebullición sobre un lecho de resina que cuenta con un catalizador que promueve la disproporcionación a silano y tetracloruro de silicio. Los catalizadores para esta reacción suelen ser haluros metálicos como cloruro de aluminio. Otra reacción es con el ácido clorhídrico y siliciuro de magnesio para obtener hidruro de silicio.
Usos de los silanos
Los silanos tienen muchas aplicaciones en las industrias farmacéutica y química a gran escala y mientras las aplicaciones médicas incluyen utensilios de odontología, las aplicaciones químicas incluyen materia prima para producir polímeros, repelentes, fibras de carbono y vidrio. El silano también se utiliza para fabricar combustibles y módulos solares fotovoltaicos.
La aplicación más conocida de los silanos es para la formulación de pinturas, recubrimientos y adhesivos, especialmente base agua, los cuales se caracterizan por ser de secado rápido, pegar materiales porosos y no porosos por igual, no requieren el uso de disolventes, son elásticos, fáciles de limpiar y adecuados para pegar diversas superficies, como madera, cemento, cerámica, entre otros.
Muy usados para producción de primers, como promotor de adherencia, en procesos de Polimerización, para modificar la estructura del polímero, especialmente en la resina de recubrimientos para Base Agua y Base solvente, así como látex acrílico, que se agrega comúnmente en el paso de polimerización, cumpliendo una función de crosslinker.
También usados en los procesos de Post adición, que es el proceso para agregar productos químicos o aditivos al polímero (resina) después de que se forme el polímero o después de la polimerización, cumpliendo funciones de Crosslinker, Agente de acople y promotor de adherencia.
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