|
|
|
|
|
|
|
| |
1. 규소(Silicon)와 실리콘(Silicone)
규소(silicon)와 실리콘(silicone), 이 두 용어는 언뜻 보기에는
영문상으로 비슷해 보이지만, 화학적으로는 엄밀히 구별되는 개념이다.
Silicon은 원소기호 Si로 표시되는 암회색의 금속 규소를 의미하며, 암회색
금속성 물질이다. 그리고, 오늘날 대부분의 산업 분야에서 필수적으로 사용되는
고기능 재료인 실리콘(silicone)은 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 화학재료로,
유기기를 함유한 규소(organosilicone)와 산소 등이 화학결합(Siloxane결합)으로
서로 연결된 폴리머를 의미한다.
이 명칭의 유래는 규소학자 A.LADENBURG가 (C2H5)2SiCl2의
가수분해 탈수생성물이 케톤
((C2H5)2C=O
)과 유사 구조의 형태 즉, (C2H5)2Si=O로
보고 이것을 Silico-Ketone이라 불렀으며, 그 후 1905년에 W.DILTHEY가
탈수생성물이 환상(Cyclic)인것으로 밝혀냈으나 Silico-Ketone이라는
명칭은 줄여져서 『Silicone』으로 실리콘화합물을 총칭하는 용어로 관용화
되어 널리 사용되고 있다. |
| |
| 2.규소와 탄소 |
|
|
|
|
실리콘의 분자골격은 규소(Si)와 산소(O)로 이루어져 있으며, 이점이
탄소(C)를 주골격으로 하는 일반 합성고분자와는 본질적으로 다르다.
탄소(C)와 규소(Si)는 주기율표상에서 똑같이 4족에 위치하고 있으며, 탄소(C)는
제2주기, 규소(Si)는 제3주기로 서로 인접하여 있으므로 성질이 서로 유사할
것으로 추정할 수 있다. 또 위의 그림에서 볼 수 있듯이 탄소나 규소 모두
4개의 결합손은 원자를 중심으로하는 정사면체 모양을 하고 있다.
그러나 3주기원소는 2주기원소에 비하여 궤도가 한바퀴 큰 전자궤도를 가지고
있으며 이점에 있어서 두 원소는 화학적으로 차이가 있다.
먼저, 탄소는 공유결합의 반경이 0.77Å인데 반하여 규소의 공유결합반경은
1.17Å으로 약 1.5배이다. 이 공유결합 반경은 원소의 성질에 절대적인
영향을 미친다.
또한 아래의 표와 같이 전기음성도의 차이에 의해서도 물리화학적 성질, 즉 결합에너지등에서
차이를 나타낸다. 전기음성도에서 규소는 탄소에 비해 작으며 오히려 같은 족의
금속인 Ge나 Sn에 가깝고 분자중에서 정전하를 받기 쉽게 됨을 알 수 있다.
그 밖에 규소는 이중결합 및 삼중결합을 만드는 경향이 매우 적고 배위결합성이
큰 것이 탄소원자와의 다른점이다. |
|
| 전기음성도 |
|
H2.1 |
|
|
|
|
|
|
|
Li
1.0 |
Be
1.5 |
B
2.0 |
C
2.5 |
N
3.0 |
O
3.5 |
F
4.0 |
|
Na
0.9 |
Mg
1.2 |
Al
1.5 |
Si
1.8 |
P
2.1 |
S
2.5 |
Cl
3.0 |
|
K
0.8 |
Ca
1.0 |
Sc
1.3 |
Ge
1.7 |
As
2.0 |
Se
2.4 |
Br
2.8 |
|
Rb
0.8 |
Sr
1.0 |
Y
1.3 |
Sn
1.7 |
Sb
1.8 |
Te
2.1 |
I 2.4 |
|
Cs
0.7 |
Ba
0.9 |
|
|
|
|
|
|
| |
| 3.실리콘의 물리·화학적 성질 |
|
실리콘의 가장 큰 특징중의 하나는 열 및 산화에 대하여 강하다는
점인데 이것은 화학결합 강도로써 설명할 수 있다. 우측 표에서 보듯이
실리콘의 주 골격이라고 할 수 있는 Si-O결합이 다른것에 비해
큰 것을 알수 있는데, 이것은 Si와 O의 전기음성도 차가 크기
때문에 Si-O결합이 이온결합에 가깝게되어 에너지적으로 안정화되어
있는 것이 원인의 하나라고 생각할 수 있다.
|
|
|
|
결합에너지
( Kcal / mol ) |
|
C
|
Si |
|
C |
83.2 |
58
~ 80 |
|
Si |
58
~ 80 |
45.0 |
|
H |
98.8 |
72.6 |
|
O |
83.2 |
101.0 |
|
|
| 실리콘의 내열 내산화성이 좋은 것, 즉 고온에서 사용할 수 있다는 것은
실용상 중요한 특징의 하나이다. |
| 액체의 표면장력 (온도 : 20℃)
|
|
C-C와
같은 순수한 공유결합과 달리 Si-O결합은 이온결합과 공유결합의
중간상태로 있기 때문에 분자간 인력이 작아 실리콘 오일의 표면장력은
기타 액체에 비해 특이하게 낮다. 같은 이유로 실리콘 고무 및 실리콘
오일은 내한성에서도 우수한데 이러한 여러물성치의 온도의존성이 낮은
것 또한 실용상에서 중요한 특징중의 하나라고 할 수 있다. |
|
액체의
종류 |
표면장력(dyn/cm) |
|
|
디메틸실리콘오일 |
20
~ 21 |
|
불소오일 |
18
~ 19 |
|
테트라데칸 |
26.5 |
|
유동파라핀 |
29.7 |
|
폴리에틸렌 |
34
~ 36 |
|
톨루엔 |
28.5 |
|
그리세린 |
63.1 |
|
물 |
72 |
|
|
|
