Silicona para niños

La silicona es un material especial que se fabrica a partir de elementos como el silicio y el oxígeno. Es un tipo de polímero inorgánico, lo que significa que sus moléculas están formadas por cadenas largas de estos átomos.

La silicona no tiene olor ni color. Es muy resistente y estable, incluso a temperaturas muy altas. Por eso, se usa en muchas cosas, como lubricantes, adhesivos, moldes, y en el campo de la medicina para fabricar prótesis y otros dispositivos.

Este material se puede limpiar y desinfectar de varias maneras, como con radiación o calor. Las siliconas son muy importantes dentro de los compuestos que combinan silicio y carbono. Su nombre viene de que tienen enlaces entre silicio y oxígeno en su estructura.

También se le llama silicona a una familia de compuestos químicos que se crearon por primera vez en 1938.

Historia de la Silicona

Primeros Descubrimientos del Silicio

En 1824, un químico sueco llamado Jöns Jacob Berzelius logró aislar el silicio. Esto fue un paso importante para entender cómo se formaban los óxidos de los metales. Berzelius obtuvo un compuesto llamado tetracloruro de silicio. Más tarde, otros científicos como Friedrich Wöhler, Charles Friedel y James Crafts continuaron investigando y crearon los primeros compuestos que unían silicio y carbono.

En 1872, el alemán Albert Ladenburg fue el primero en notar que se formaba un líquido especial, un polisiloxano, al trabajar con ciertos compuestos de silicio.

El Pionero Frederic Kipping

El interés por estos materiales creció a principios del siglo XX, gracias al químico inglés Frederic Stanley Kipping. A él se le considera un pionero en el estudio de los polímeros de silicona. Kipping buscaba materiales que pudieran repeler el agua y que fueran útiles para la industria. Quería encontrar formas de hacer equipos más ligeros y mejorar los lubricantes para máquinas.

Desde 1903, Kipping trabajó en nuevas formas de crear compuestos orgánicos basados en silicio. A estas nuevas sustancias las llamó siliconas. Al principio, se usaron principalmente como lubricantes, especialmente durante la Segunda Guerra Mundial. La producción industrial de siliconas comenzó alrededor de 1930.

El Nombre "Silicona"

Frederic Kipping y Matt Saunders crearon la palabra "silicona" en 1901. Lo hicieron comparando la fórmula de un polímero de silicio con la de una cetona. Kipping sabía que sus compuestos de silicio eran polímeros (cadenas largas de moléculas), mientras que las cetonas eran moléculas más simples. Con el tiempo, se descubrieron más diferencias en sus estructuras, y el término "siloxanos" se volvió más preciso en la química moderna, aunque "silicona" sigue siendo el nombre más común.

Desarrollo Industrial de la Silicona

Buscando combinar las propiedades de los compuestos de carbono y silicio, un investigador de Corning Inc. en Estados Unidos, James Franklin Hyde, inventó las siliconas en 1938. En 1943, se fundó la empresa Dow Corning para desarrollar y usar esta invención. Esto llevó a la creación de muchas resinas, barnices, materiales elásticos y otros productos que Kipping nunca imaginó. Cuando Kipping falleció en 1949, ya se habían publicado muchos artículos sobre las siliconas.

En honor a Kipping, se creó la Sociedad Histórica Plástica en 1986. Su objetivo es destacar la importancia de la industria del plástico y fomentar el estudio de otros polímeros.

Origen y Fabricación

Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

Las siliconas se fabrican a partir de compuestos de silicio como los clorosilanos. Dependiendo de cómo se obtengan y de los procesos químicos que sigan, las siliconas tendrán diferentes usos y propiedades.

Características de la Silicona

La silicona tiene muchas características útiles:

• Es muy resistente a temperaturas extremas, desde -60 °C hasta 250 °C.
• Soporta bien el clima, el ozono, la radiación y la humedad.
• Tiene buena resistencia al fuego.
• Es un excelente aislante eléctrico.
• Resiste muy bien la deformación cuando se comprime.
• Es segura para usar con alimentos y en productos de salud.
• Puede extenderse fácilmente.
• Permite el paso de gases.
• Tiene una vida útil muy larga.
• Puede repeler el agua y formar sellos herméticos.

Clasificación de las Siliconas

Las siliconas se pueden clasificar según el tamaño de sus moléculas, lo que afecta su uso:

• Líquidas: Tienen menos de 10 unidades básicas en su cadena.
• Aceites: Tienen entre 10 y 100 unidades básicas.
• Resinas: Tienen entre 100 y 500 unidades básicas.
• Gomas: Tienen entre 500 y 2000 unidades básicas.

Propiedades de la Silicona

Gracias a su composición de silicio y oxígeno, las siliconas son flexibles y suaves. No manchan, no se desgastan, no envejecen y se les puede dar muchas formas y colores. Además, conducen poco el calor, tienen baja reactividad química, no favorecen el crecimiento de microbios, no son tóxicas y resisten el oxígeno, la radiación ultravioleta y el ozono. También son muy permeables a los gases a temperatura ambiente.

Propiedades Mecánicas

La silicona tiene una buena resistencia a la tracción (la fuerza necesaria para estirarla) y puede estirarse mucho. Mantiene estas propiedades incluso después de estar expuesta a temperaturas extremas por mucho tiempo.

Propiedades Eléctricas

Es un material flexible, elástico y aislante. Mantiene sus propiedades eléctricas incluso a temperaturas extremas, donde otros materiales no funcionarían.

Biocompatibilidad

La silicona es segura para el cuerpo humano. No tiene olor ni sabor, no permite el crecimiento de bacterias y no causa corrosión en otros materiales. Por eso, se usa mucho en productos médicos.

Resistencia Química

La silicona se comporta bien en contacto con la mayoría de los productos químicos. Sin embargo, puede ser afectada por grasas y algunos disolventes. Resiste algunos ácidos, oxidantes y alcohol. Se hincha cuando se expone a disolventes como el benceno y el tolueno.

Tipos de Silicona y sus Usos

Fluidos de Silicona

Los fluidos de silicona están hechos de cadenas de átomos de silicio y oxígeno. Los más comunes se llaman PDMS (polidimetilsiloxanos). Se usan para:

• Refrigeración.
• Aislantes eléctricos.
• Ceras y productos para pulir.
• Agentes antiespumantes.
• Preparación de productos cosméticos, farmacéuticos y de medicina.

Existen también derivados de estos fluidos, como emulsiones, pastas y grasas, y antiespumantes.

Elastómeros de Silicona

Los elastómeros son siliconas que se formulan para ser elásticas y tener buenas propiedades mecánicas. Sus usos principales son:

• Juntas de sellado.
• Aislamiento de cables.
• Conducción de gases y líquidos calientes.
• Prótesis y aparatos quirúrgicos.
• Compuestos de sellado.

Resinas de Silicona

Las resinas de silicona son polímeros con una estructura tridimensional. Se usan en:

• Barnices aislantes.
• Pinturas industriales.
• Agentes para encapsular e impregnar materiales.

Composición Química de la Silicona

Composición química de la silicona

Los polímeros de silicona se crean a partir de silanoles, que se obtienen de haluros de silicio. Los átomos de silicio pueden unirse a otros grupos orgánicos, lo que da lugar a compuestos con diferentes propiedades y usos.

Existen dos tipos principales de siliconas según cómo se forman sus cadenas:

1. Polimerización por condensación: En este proceso, se forman subproductos (como alcohol).
2. Polimerización por adición: En este proceso, no se forman subproductos.

La principal diferencia es que las siliconas por adición son más estables en cuanto a su tamaño, pero también son más caras porque usan platino o paladio en su fabricación.

Siliconas por Condensación

Estas siliconas se llaman así porque liberan etanol como subproducto durante su formación.

Composición

• Polímero: Polidimetil siloxano con un grupo terminal hidroxilo.
• Activador (catalizador): Octanoato de Estaño.
• Material de relleno: Sílice coloidal.
• Agente que une las cadenas: Ácido alquílico.
• Plastificante: Dibutil ftalato.
• Colorante.

Presentación

Se suelen presentar en un pote con la silicona pesada (base), un tubo con el activador y un tubo con la silicona fluida.

Siliconas por Adición

Estas siliconas no liberan un subproducto significativo, solo una pequeña cantidad de hidrógeno, lo que no afecta su contracción.

Composición

• Polímero: Polivinil siloxano.
• Activador (catalizador): Ácido cloroplatínico.
• Material de relleno: Sílice coloidal.
• Agente que une las cadenas: Silano.
• Plastificante: Dibutil ftalato.
• Colorante.

Presentación

Pueden venir en un pote con la base y un tubo con el catalizador, o en un dispositivo que las mezcla automáticamente. Se mezclan en cantidades iguales la base y el catalizador.

Usos y Aplicaciones de la Silicona

La silicona es muy versátil y se usa en muchos productos que usamos a diario:

• Productos de cuidado personal: Se encuentra en lacas para el cabello, labiales, protectores solares y cremas hidratantes.
• Industria farmacéutica: Se usa en cápsulas para que algunos medicamentos sean más fáciles de tragar, y en antiácidos.
• Medicina: Hay más de 1.000 productos médicos que contienen silicona. Se usa como lubricante en jeringas y botellas para conservar medicamentos. También se utiliza en marcapasos, válvulas cardíacas, articulaciones artificiales (rodillas, caderas), catéteres y otros implantes médicos.
• Moldes: Es una excelente alternativa al látex para fabricar moldes, gracias a su flexibilidad y propiedades antiadadherentes.

Utensilios de Cocina

• Es segura para el contacto con alimentos, no es tóxica y no tiene olor.
• Se usa en utensilios para hornear y otros utensilios de cocina.
• Sirve como aislante en agarraderas resistentes al calor.
• Se emplea en moldes para chocolate, hielo y galletas.

Industria Automotriz

• La grasa de silicona se usa como lubricante en componentes de frenos.
• Los cables de las bujías están aislados con varias capas de silicona.
• Los compuestos de silicona se usan como recubrimientos y selladores en las bolsas de aire.

Revestimientos

• Se puede aplicar una capa de silicona a superficies como el vidrio para hacerlas resistentes al agua.

Acuarios

• Se usa como sellador para unir las placas de vidrio de los acuarios.

Antiespumantes

• Las siliconas se usan en productos antiespumantes porque no se disuelven fácilmente en agua y se extienden bien.

Lavado en Seco

• La silicona líquida puede usarse como disolvente para la limpieza en seco, siendo una opción más amigable con el medio ambiente.

Electrónica

• Los componentes electrónicos a veces se cubren con silicona para protegerlos de golpes, electricidad, radiación y vibraciones.

Lubricantes

• Las grasas de silicona se usan en cadenas de bicicletas. También hay lubricantes personales de silicona para uso en procedimientos médicos.

Impresión de silicona

Medicina

• La silicona en forma de gel se usa en vendajes, lentes de contacto y una variedad de otros usos médicos.

Oftalmología

• Se usa en lentes intraoculares después de operaciones de cataratas.

Fontanería y Construcción

• En la construcción, se usan selladores y masillas de silicona.
• En fontanería, la grasa de silicona se aplica a grifos y válvulas para evitar que se acumule cal.

Juguetes

• Las pelotas de silicona que rebotan mucho son un juguete común.
• También existen mordedores para bebés hechos de silicona segura para alimentos, sin sustancias dañinas.

Seguridad y Medio Ambiente

Aunque las siliconas son muy útiles, es importante saber que no son polímeros naturales. Esto significa que tardan mucho más en descomponerse que otros materiales hechos de plantas como el maíz o la patata. Se ha observado que pueden tener efectos en los organismos del medio ambiente, aunque son absorbidas por los sólidos en las plantas de tratamiento de aguas.

Producción y Comercio Mundial

La demanda mundial de siliconas ha crecido mucho. En 2008, el mercado se acercó a los 12.5 mil millones de dólares, y siguió creciendo en los años siguientes.

Los principales fabricantes de silicona en el mundo forman parte de organizaciones que promueven la seguridad de las siliconas desde el punto de vista de la salud, la seguridad y el medio ambiente. Estas organizaciones incluyen el Centro Europeo de Silicona (CES), el Consejo de Salud y Seguridad del Medio Ambiente (SEHSC) en EE.UU., y la Asociación de la Industria de Silicona de Japón (SIAJ). El Consejo Mundial de Silicona (GSC) coordina a todas estas organizaciones.

Galería de imágenes

• 

  Molde de silicona (azul).

• 

  Estructura química de polidimetilsiloxano (PDMS).

• 

  Impresión de silicona

• 

  Composición química de la silicona

Véase también

En inglés: Silicone Facts for Kids