Los siloxanos son un grupo funcional en química de órganos ilicios con el enlace Si – O – Si. Por otra parte, los siloxanos originales incluyen:
- Los hidruros oligoméricos h (osih2)noh.
- Y poliméricos con las fórmulas y (osih2)n.
Además, los siloxanos también incluyen compuestos ramificados, siendo su característica más importante, que cada par de centros de silicio está separado por un átomo de oxígeno.
Es importante destacar, que el grupo funcional siloxano forma la columna vertebral de las siliconas, donde el polidimetilsiloxano es el ejemplo principal.
Asimismo, los siloxanos son artificiales y tienen muchas aplicaciones comerciales e industriales debido a las características:
- Hidrofóbicas.
- Baja conductividad térmica.
- Y alta flexibilidad de sus derivados.
La Estructura de los siloxanos
Los siloxanos generalmente adoptan la estructura tetraédrica con los núcleos unidos por enlaces («tipo sp3«).
- Por una parte, la longitud del enlace Si – O es 1.64 Å (vs distancia Si – C de 1.92 Å) y el ángulo Si – O – Si es bastante abierto a 142.5 °.
- Por el contrario, la distancia C – O en un dialquil éter típico es mucho más corta a 1.414 (2) Å con un ángulo C – O – C más agudo de 111 °.
Además, se puede apreciar que los siloxanos tendrían bajas barreras para la rotación alrededor de los enlaces Si-O como consecuencia de un bajo impedimento estérico.
Esta consideración geométrica es la base de las propiedades útiles de algunos materiales que contienen siloxano, como sus bajas temperaturas de transición vítrea.
Nomenclatura
Es importante estacar, que la palabra siloxano se deriva de las raíces silicio, oxígeno y alcano.
Es posible afirmar además, que en algunos casos, los siloxanos se componen de varios tipos de grupos siloxano;
Asimismo, estos grupos están etiquetados de acuerdo con el número de enlaces
- Si-O. M-units: (CH3)3SiO0.5.
- D-units: (CH3)2SiO.
- T-units: (CH3)SiO1.5.
Síntesis de siloxanos
Dimetildiclorosilano (Si(CH3)2Cl2)
El dimetildiclorosilano (Si (CH3) 2Cl2) es un precursor clave de los siloxanos cíclicos (D3, D4, etc.) y lineales.
La principal ruta al grupo funcional siloxano es por hidrólisis de los cloruro de silicio:
- 2 R3Si–Cl + H2O → R3Si–O–SiR3 + 2 HCl
La reacción procede a través de la formación inicial de silanoles (R3Si – OH):silanols (R3Si–OH):
- R3Si–Cl + H2O → R3Si–OH + HCl
El enlace de siloxano se puede formar a través de una vía silanol + silanol o una vía silanol + clorosilano:
- 2 R3Si–OH → R3Si–O–SiR3 + H2O
- R3Si–OH + R3Si–Cl → R3Si–O–SiR3 + HCl
La hidrólisis de un cloruro de sililo puede proporcionar productos lineales o cíclicos.
Los productos lineales se terminan con grupos silanol:
- n R2Si(OH)2 → H(R2SiO)nOH + (n−1) H2O
Los productos cíclicos no tienen términos de silanol:
- n R2Si(OH)2 → (R2SiO)n + n H2O
Por otra parte, los productos lineales, polidimetillsiloxano (PDMS), son de gran valor comercial.
Para la producción se requiere la obtención de dicloeuro de dimetillsilicon.
Los siloxanos en el biogás
Es importante destacar, que gran parte de los siloxanos utilizados entre otros en;
- Cosmética.
- Alimentación.
- Aditivos de plásticos.
Son eliminados a través de las aguas residuales o residuos sólidos urbanos.
Asimismo, al producir biogás por fermentación anaerobia de lodos de EDAR o residuos sólidos urbanos, los siloxanos son destilados y se incorporan en la corriente de biogás.
No obstante, al enfriar la corriente de gas pueden solidificarse provocando bloqueos en:
- Conducciones.
- Válvulas.
- Y, equipos.
En la posterior combustión, los siloxanos se transforman en dióxido de silicio, sustancia sólida de alto punto de fusión.
A su vez esta sustancia se deposita en:
- Mecheros.
- Intercambiadores.
- Y pistones de motores
Lo que finalmente causa:
- Obstrucciones.
- Pérdida de capacidad de intercambio.
- Y deterioro por abrasión.
Los siloxanos, presentes en pequeñas concentraciones en el biogás, interfieren con el funcionamiento de las instalaciones de biogás-a-energía.
A diferencia de los sulfuros, las siliconas no reaccionan con el agua para formar ácidos.
Sin embargo, durante la combustión, las moléculas de siloxano se descomponen a:
A diferencia de los sulfuros, las siliconas no reaccionan con el agua para formar ácidos.
Sin embargo, durante la combustión, las moléculas de siloxano se descomponen y liberan oxígeno y silicio.
El silicio se combina con otros elementos formando silicatos, sílice y otros compuestos cristalinos,
Estos compuestos se depositan en:
- La cámara de combustión.
- En las culatas de los cilindros.
- Y en las caras de las válvulas.
Estos depósitos desgastan diferentes partes internas de los motores.
El contenido de silicona permitido para el buen funcionamiento de los motores de producción debe ser en general < 5 mg/Nm3.
Pero, los fabricantes de máquinas establecen sus propios límites.