C Mo Se Preparan Los Aerogeles De S Lice

Cómo se Preparan los Aerogeles de Sílice

La discusión posterior se basa en los siguientes términos:
Hidrólisis:
Reacción de un alcoxilo metálico (M-OR) con el agua, formándose un hidróxido metálico (M-OH).
Condensación:
Una reacción de condensación tiene lugar cuando dos hidróxidos metálicos (M-OH + HO-M) se combinan para producir una especie de óxido metálico (M-O-M). Esta reacción forma unamolécula de agua.
Sol:
Solución de varios reactivos que sufren reacciones de hidrólisis y de condensación. El peso molecular del tipo de óxido que se produce no deja de aumentar. A medida que crecen, estas especies suelen empezar a unirse unas a otras formando una red tridimensional.
Punto de gel:
Momento en que la red de partículas de óxido unidas abarca el contenedor donde se encuentra el sol.Cuando se alcanza el punto de gel, el sol se convierte en Alcogel.
Alcogel (gel húmedo):
Cuando se alcanza el punto de gel, la mezcla forma una sustancia rígida denominada alcogel. El alcogel puede extraerse del contenedor original donde se encuentra, y mantenerse fuera de éste. Un alcogel consta de dos partes, una sólida y otra líquida. La parte sólida es la red tridimensional de partículas deóxido unidas. La parte líquida (el solvente original del sol) rellena el espacio libre que queda alrededor de la parte sólida. Aparentemente ambas partes de un alcogel ocupan el mismo volumen.
Fluido supercrítico:
Sustancia que se encuentra por encima de su presión y temperatura críticas. Un fluido supercrítico cuenta con algunas propiedades en común con los líquidos (densidad y conductividad térmica)y otras con los gases (abarca el volumen del contenedor donde se encuentra y no tiene tensión superficial).
Aerogel:
Sobrante de un alcogel cuando se le extrae la parte líquida sin dañar la parte sólida (esto se consigue normalmente mediante la extracción supercrítica). Si se hace correctamente, el aerogel conserva la forma original del alcogel y como mínimo un 50% (normalmente>85%) del volumendel alcogel.
Xerogel:
Remanente cuando se extrae la parte líquida de un alcogel mediante evaporación o mediante métodos similares. Los xerogeles pueden conservar su forma original, aunque a menudo se agrietan. Normalmente, en el caso de los xerogeles, la reducción de tamaño que se produce durante el secado es extrema (-90%).
Química sol-gel
Por lo general, la formación de aerogeles comprende dospasos principales: la formación de un gel húmedo y el secado del gel húmedo para formar un aerogel. En un principio, los geles húmedos se preparaban mediante la condensación acuosa del silicato de sodio o de un material similar. A pesar del buen funcionamiento de este proceso, la reacción formaba sales dentro del gel que sólo se podían extraer lavándo el gel una y otra vez (procedimiento largo ylaborioso). Gracias al rápido desarrollo de la química sol-gel durante las últimas décadas, la gran mayoría de los aerogeles de sílice que se preparan en la actualidad utiliza precursores de alcoxilo de silicona. Los más utilizados son el tetrametil ortosilicato (TMOS, Si(OCH3)4) y el ortosilicato tetraetilo (TEOS, Si(OCH2CH3)4). Sin embargo, se pueden utilizar muchos otros alcoxilos que contenganvarios grupos funcionales orgánicos para que el gel adquiera propiedades diferentes. La química sol-gel basada en alcoxilos evita la formación de los poco deseados productos derivados de la sal, además de posibilitar un control mucho mayor sobre el producto final. La ecuación química equilibrada para la formación de un gel de sílice a partir de TEOS es:
 
Si(OCH2CH3)4 (líquido) = SiO2 (sólido) +4HOCH2CH3 (líquido)
 
Esta reacción normalmente se lleva a cabo en etanol; la densidad final del aerogel depende de la concentración de los monómeros de alcoxilo de silicona que hay en la solución. Cabe destacar que la estoiquiometría de la reacción precisa dos moles de agua por cada mol de TEOS. En la práctica, esta cantidad de agua tiene como consecuencia una reacción incompleta y unos aerogeles...