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Ortosilicato de tetraetilo

El tetraetilo ortosilicato , formalmente denominado tetraetoxisilano ( TEOS ), silicato de etilo es un compuesto químico orgánico con la fórmula Si( OC2H5 ) 4 . El TEOS es un líquido incoloro. Se degrada en agua. El TEOS es el éster etílico del ácido ortosilícico , Si(OH) 4 . Es el alcóxido de silicio más común.

El TEOS es una molécula tetraédrica. Al igual que muchos de sus análogos, se prepara por alcoholisis del tetracloruro de silicio :

SiCl 4 + 4 EtOH → Si(OEt) 4 + 4 HCl

donde Et es el grupo etilo , C2H5 , y por lo tanto EtOH es etanol .

Aplicaciones

El TEOS se utiliza principalmente como agente de reticulación en polímeros de silicona y como precursor del dióxido de silicio en la industria de semiconductores. [3]

El TEOS también se utiliza como fuente de sílice para la síntesis de algunas zeolitas . [4] Otras aplicaciones incluyen revestimientos para alfombras y otros objetos. El TEOS se utiliza en la producción de aerogeles . Estas aplicaciones explotan la reactividad de los enlaces Si-OR. [5] El TEOS se ha utilizado históricamente como aditivo para combustibles para cohetes a base de alcohol para disminuir el flujo de calor a la pared de la cámara de los motores enfriados regenerativamente en más del 50%. [6]

El TEOS se utiliza en la industria de fundición de acero como aglutinante inorgánico y endurecedor para fabricar formas de moldeo de cerámica a base de sílice (véase también silicato de sodio ). [7] [8] [ se necesita una mejor fuente ]

Como aglutinante inorgánico para recubrimientos ( pasivación ) de diferentes materiales como acero, vidrio, latón e incluso madera para hacer que las superficies sean resistentes al agua, al oxígeno y a las altas temperaturas. [7] [8] [ se necesita una mejor fuente ]

Como aditivo para polímeros sólidos para mejorar la adhesividad al vidrio, acero o madera. [7] [8] [ se necesita una mejor fuente ]

Como aglutinante para coronas de dientes de porcelana . [9] [ se necesita una mejor fuente ]

Como precursor de los siloxanos . [9] [ se necesita una mejor fuente ]

Otras reacciones

TEOS se convierte fácilmente en dióxido de silicio al agregarle agua:

Si ( OC2H5 ) 4 + 2H2OSiO2 + 4C2H5OH​​

Se muestra una ecuación idealizada, en la realidad la sílice producida está hidratada. Esta reacción de hidrólisis es un ejemplo de un proceso sol-gel . El producto secundario es etanol. La reacción procede a través de una serie de reacciones de condensación que convierten la molécula de TEOS en un sólido similar a un mineral mediante la formación de enlaces Si-O-Si. Las velocidades de esta conversión son sensibles a la presencia de ácidos y bases, que sirven como catalizadores . El proceso de Stöber permite la formación de sílice monodispersa y mesoporosa . [10] [11] [12]

A temperaturas elevadas (>600 °C), el TEOS se convierte en dióxido de silicio :

Si ( OC2H5 ) 4SiO2 + 2 ( C2H5 ) 2O​​

El coproducto volátil es éter dietílico .

Seguridad

La inhalación de TEOS provoca irritación en los ojos y la nariz, y el contacto de los ojos con el líquido es irritante. Una exposición elevada al TEOS puede provocar edema pulmonar , pero los riesgos se pueden reducir mediante condiciones de humedad atmosférica y presión de vapor. [13] El mecanismo de irritación es similar al del ortosilicato de tetrametilo .

Referencias

  1. ^ abcde Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos. "#0282". Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  2. ^ ab "Silicato de etilo". Concentraciones inmediatamente peligrosas para la vida o la salud (IDLH) . Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH).
  3. ^ Bulla, DAP; Morimoto, NI (1998). "Deposición de capas gruesas de óxido de silicio TEOS PECVD para aplicaciones de guías de ondas ópticas integradas". Thin Solid Films . 334 (1–2): 60–64. Bibcode :1998TSF...334...60B. doi :10.1016/S0040-6090(98)01117-1.
  4. ^ Kulprathipanja, Santi (2010) Zeolitas en separación industrial y catálisis , Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, ISBN 3527629572
  5. ^ Rösch, Lutz; John, Peter y Reitmeier, Rudolf "Silicon Compounds, Organic" en Enciclopedia de química industrial de Ullmann , Wiley-VCH, Weinheim, 2002. doi :10.1002/14356007.a24_021.
  6. ^ Clark, John D. (1972). ¡Ignición! Una historia informal de los propulsores líquidos para cohetes . Rutgers University Press. págs. 105-106. ISBN 9780813507255.
  7. ^ abc "Связующее Этилсиликат-40, каталог" [Aglutinante de etilsilicato 40]. www.himprom.com . ПАО Химпром. 16 de junio de 2022 . Consultado el 16 de junio de 2022 .
  8. ^ abc "Связующее Этилсиликат-32, каталог" [Aglutinante de etilsilicato 32]. www.himprom.com . ПАО Химпром. 16 de junio de 2022 . Consultado el 16 de junio de 2022 .
  9. ^ ab "Тетраэтоксисилан, каталог" [Tetraetoxisilano, catálogo]. www.himprom.com . ПАО Химпром. 16 de junio de 2022 . Consultado el 16 de junio de 2022 .
  10. ^ Boday, Dylan J.; Wertz, Jason T.; Kuczynski, Joseph P. (2015). "Funcionalización de nanopartículas de sílice para la prevención de la corrosión del metal subyacente". En Kong, Eric SW (ed.). Nanomateriales, polímeros y dispositivos: funcionalización de materiales y fabricación de dispositivos . John Wiley & Sons . págs. 121–140. ISBN 9781118866955.
  11. ^ Kicklebick, Guido (2015). "Nanopartículas y materiales compuestos". En Levy, David; Zayat, Marcos (eds.). El manual Sol-Gel: síntesis, caracterización y aplicaciones . Vol. 3. John Wiley & Sons . págs. 227–244. ISBN 9783527334865.
  12. ^ Berg, John C. (2009). "Sistemas coloidales: fenomenología y caracterización". Introducción a las interfaces y los coloides: el puente hacia la nanociencia . World Scientific Publishing . pp. 367–368, 452–454. ISBN 9789813100985.
  13. ^ PubChem. "Silicato de etilo". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Consultado el 15 de mayo de 2024 .

Enlaces externos