סיליקון: הגדרות, היסטוריה ושימושים

סיליקונים הם סוג של סינתטי פולימר, חומר העשוי מיחידות כימיות קטנות וחוזרות הנקראות מונומרים הקשורים זה לזה בשרשראות ארוכות. הסיליקון מורכב משדרה עצמית של סיליקון וחמצן, עם "שרשרות צד" המורכבות מקבוצות מימן ו / או פחמימנים המחוברים לאטומי הסיליקון. מכיוון שעמוד השדרה שלה אינו מכיל פחמן, סיליקון נחשב ל פולימר אורגני, השונה מהרבים אורגני פולימרים שעצמות הגב שלהם עשויות פחמן.

קשרי הסיליקון-חמצן באזור עמוד השדרה הם יציבים ביותר, ומחברים זה לזה חזק יותר מאשר קשרי הפחמן-פחמן הקיימים בפולימרים רבים אחרים. לפיכך, סיליקון נוטה להיות עמיד יותר בפני חום מאשר פולימרים אורגניים קונבנציונליים.

שרשרות הצד של הסיליקון מעניקות את הפולימר הידרופובי, מה שהופך אותו למועיל ביישומים שעשויים לדרוש דחיית מים. שרשרות הצד, אשר בדרך כלל מורכבות מהן מתיל קבוצות, גם מקשות על תגובת הסיליקון עם כימיקלים אחרים ומונעת את הדבקתו למשטחים רבים. ניתן לכוונן את התכונות הללו על ידי שינוי הקבוצות הכימיות המחוברות לעמוד השדרה-חמצן.

סיליקון עמיד, קל לייצור ויציב לאורך מגוון רחב של כימיקלים וטמפרטורות. מסיבות אלה, סיליקון עבר מסחור רב ומשמש בתעשיות רבות, כולל כלי רכב, בנייה, אנרגיה, אלקטרוניקה, כימיקלים, ציפויים, טקסטיל וטיפול אישי. לפולימר יש גם מגוון יישומים אחרים, החל מתוספים לדפוס דיו לרכיבים שנמצאו דאודורנטים.

הכימאי פרדריק קיפינג טבע לראשונה את המונח "סיליקון" כדי לתאר תרכובות שהוא מכין ולמד במעבדתו. הוא טען שעליו להיות מסוגל לייצר תרכובות דומות לאלו שניתן היה ליצור עם פחמן ומימן, מכיוון שהסיליקון והפחמן חולקים קווי דמיון רבים. השם הרשמי לתיאור תרכובות אלה היה "סיליקוקטון", אותו קיצר לסיליקון.

קיפינג התעניין הרבה יותר לצבור תצפיות על תרכובות אלה מאשר להבין בדיוק כיצד הן עובדות. הוא בילה שנים רבות בהכנתם ושמותיהם. מדענים אחרים יעזרו לגלות את המנגנונים הבסיסיים שמאחורי סיליקון.

בשנות השלושים של המאה העשרים ניסה מדען מטעם חברת עבודות הזכוכית קורנינג למצוא חומר מתאים שיכלול לבידוד לחלקים חשמליים. הסיליקון עבד עבור היישום בגלל יכולתו להתמצק תחת חום. פיתוח מסחרי ראשון זה הוביל את הסיליקון לייצור נרחב.

אם כי "סיליקון" ו"סיליקון "מאויתים באופן דומה, הם אינם זהים.

סיליקון מכילסיליקון, יסוד אטומי עם מספר אטומי מתוך 14. הסיליקון הוא יסוד המופיע בטבעיות עם שימושים רבים, בעיקר ככאלה מוליכים למחצה באלקטרוניקה. סיליקון, לעומת זאת, הוא מעשה ידי אדם ואינו מוליך חשמל, כמו שהוא מבודד. לא ניתן להשתמש בסיליקון כחלק משבב בפלאפון, אם כי זהו חומר פופולרי למקרי טלפון סלולרי.

"סיליקה", שנשמע כמו "סיליקון", מתייחס למולקולה המורכבת מאטום סיליקון המחובר לשני אטומי חמצן. קוורץ עשוי מסיליקה.

ישנן כמה צורות שונות של סיליקון, שמשתנות זו בזו דרגת קישוריות. מידת הקישוריות מתארת ​​עד כמה קשורות זו מזו בין שרשראות הסיליקון, וערכים גבוהים יותר מניבים חומר סיליקון נוקשה יותר. משתנה זה משנה תכונות כמו חוזק הפולימר שלו נקודת המסה.

צורות הסיליקון, כמו גם חלק מהיישומים שלהם, כוללות:

• נוזלי סיליקון, המכונים גם שמני סיליקון, מורכבים משרשראות ישרות של פולימר הסיליקון ללא קישוריות. נוזלים אלה מצאו שימוש כחומרי סיכה, כתוספות צבע ומרכיבים בקוסמטיקה.
• ג'לי סיליקון יש מעט קישור בין שרשראות הפולימר. ג'לים אלה שימשו בקוסמטיקה וכנוסחה אקטואלית לרקמות צלקת, שכן סיליקון מהווה מחסום המסייע לעור להישאר מתייבש. ג'לי סיליקון משמשים גם כחומרים להשתלות חזה והחלק הרך של חלקם מדרסים לנעליים.
• אלסטומרים סיליקון, המכונים גם גומי סיליקון, כוללים קישורים חוצים עוד יותר, ומניבים חומר דמוי גומי. גומי זה מצא שימוש כמבודדים בתעשיית האלקטרוניקה, אטמים ברכבי תעופה וחלל וכפפות לתנור לאפייה.
• שרפים סיליקון הם צורה נוקשה של סיליקון ועם צפיפות צולב גבוהה. שרפים אלה מצאו שימוש בציפויים עמידים בחום וכחומרים עמידים בפני מזג אוויר להגנה על מבנים.

מכיוון שהסיליקון אינרטי כימית ויציב יותר מפולימרים אחרים, הוא לא צפוי להגיב עם חלקים בגוף. עם זאת, רעילות תלויה בגורמים כמו זמן חשיפה, הרכב כימי, רמות מינון, סוג החשיפה, ספיגת הכימיקל והתגובה האישית.

חוקרים בדקו את הרעילות הפוטנציאלית של סיליקון על ידי חיפוש אחר תופעות כמו גירוי בעור, שינויים במערכת הרבייה ומוטציות. למרות שמספר סוגים של סיליקון הראו פוטנציאל להרגיז את עור האדם, מחקרים הראו כי חשיפה לכמויות סטנדרטיות של סיליקון בדרך כלל גורמת לתופעות שליליות מעטות ללא השפעה.

• סיליקון הוא סוג של פולימר סינטטי. יש לו עמוד שדרה מסיליקון וחמצן, עם "שרשרות צד" המורכבות מקבוצות מימן ו / או פחמימנים המחוברים לאטומי הסיליקון.
• עמוד השדרה הסיליקון-חמצן הופך את הסיליקון ליציב יותר מהפולימרים שיש להם עמוד שדרה-פחמן.
• סיליקון עמיד, יציב וקל לייצור. מסיבות אלה הוא עבר מסחור נרחב ונמצא בפריטים יומיומיים רבים.
• הסיליקון מכיל סיליקון, שהוא יסוד כימי המופיע בטבעיות.
• תכונותיו של הסיליקון משתנות ככל שמידת הצמצום עולה. נוזלי סיליקון, שאין להם חיבור מקושרים, הם הפחות נוקשים. שרפים סיליקון, בעלי רמת קישור צולב גבוהה, הם הנוקשים ביותר.

פרימן, ג. ג. "הסיליקונים המגוונים." המדען החדש, 1958.

סוגים חדשים של שרף סיליקון פותחים תחומי יישום רחבים יותר, מרקו הייר, תעשיית הציפוי והציפוי.

“טוקסיקולוגיה סיליקון."ב בטיחות שתלי חזה סיליקון, ed. בונדורנט, ש., ארנסטר, ו. והרדמן, ר. הוצאת האקדמיות הלאומיות, 1999.

"סיליקונים." ענף הכימיה החיוני.

שוקלה, ב., וקולקרני, ר. "פולימרים סיליקון: היסטוריה וכימיה."

"הטכני בוחן סיליקון." טכניץ 'מישיגן, כרך 63-64, 1945, עמ '. 17.

ווקר. סיליקון: תרכובות ותכונות.