Silani

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 13 septembrie 2021; verificarea necesită 1 editare .

Silani
General
Chim. formulă	Si n H2n +2 _ _
Proprietăți chimice
Solubilitate
• în apă	Solubil cu moderație
Siguranță
NFPA 704	patru patru unu
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.
Fișiere media la Wikimedia Commons

Silanii (hidrogeni de siliciu, hidruri de siliciu) sunt compuși ai siliciului cu hidrogen cu formula generală Si n H 2 n +2 .

Obținerea

Cea mai comună metodă de obținere este descompunerea siliciurilor metalice cu acizi . De exemplu, siliciura de magneziu :

{\mathsf {Mg_{2}Si+4H^{+}\la 2Mg^{2+}+SiH_{4}\uparrow }}

Pentru sinteza monosilanului se folosește descompunerea trietoxisilanului în prezență de sodiu , la t = 80°C:

{\mathsf {4SiH(OC_{2}H_{5})_{3}{\xrightarrow[{80\ ^{\circ }C}]{Na))SiH_{4}+3Si(OC_{ 2}H_{5})_{4}}},

sau prin reacția hidrură de litiu-aluminiu cu tetraclorura de siliciu :

{\mathsf {LiAlH_{4}+SiCl_{4}\to SiH_{4}+LiCl+AlCl_{3)))

Proprietăți fizice

Silanii au proprietăți fizice similare cu hidrocarburile . Monosilanul SiH 4 și disilanul Si 2 H 6 sunt gaze incolore cu miros neplăcut, trisilanul Si 3 H 8 este un lichid incolor, otrăvitor, volatil. Membrii superiori ai seriei omoloage sunt solide. Silanii se dizolvă în etanol , benzină , organosilani , CS 2 . Silanii, boranii și alcanii au o structură similară, dar proprietăți diferite.

Proprietăți chimice

Silanii se aprind în aer, Si 2 H 6 explodează la contactul cu aerul. Cel mai stabil din punct de vedere termic este monosilanul (energie de legare Si–H 364 kJ/mol).

Silanii sunt extrem de ușor de oxidat. Monosilanul se poate aprinde spontan în prezența oxigenului . În funcție de condițiile de reacție, produsul de oxidare este fie SiO2, fie substanțe intermediare :

{\mathsf {SiH_{4}+2O_{2}\la SiO_{2}+2H_{2}O)),\quad \Delta H_{298}^{\circ }=-1357~{\ text{kJ}}

Silanii sunt buni agenți reducători, transformă KMnO 4 în MnO 2 , Hg (II) în Hg (I), Fe (III) în Fe (II), etc. Silanii sunt stabili în medii neutre și acide, dar sunt ușor hidrolizați chiar și în prezența celor mai mici urme de ioni OH - :

{\mathsf {SiH_{4}+4OH^{-}\la SiO_{4}^{4-}+4H_{2}\uparrow ))

{\mathsf {SiH_{4}+2H_{2}O\la SiO_{2}+4H_{2}\uparrow ))

{\mathsf {SiH_{4}+2NaOH+H_{2}O\la Na_{2}SiO_{3}+4H_{2}\uparrow ))

Reacția se desfășoară cantitativ și poate fi utilizată pentru cuantificarea silanului. Sub acțiunea alcaline, este posibilă și scindarea legăturii Si-Si:

{\mathsf {Si_{2}H_{6}+6H_{2}O\la 3SiO_{2}+9H_{2}\uparrow }}

Silanii reacţionează exploziv cu halogenii , iar halogenurile de siliciu se formează la temperaturi scăzute.

Punctul critic al monosilanului este atins la aproximativ -4 °C și o presiune de 50 atm.

Diferențele față de alcani

Deoarece legăturile Si–Si și Si–H sunt mai slabe decât legăturile C–C și C–H, silanii diferă de hidrocarburi prin stabilitatea lor mai scăzută și reactivitatea crescută. Densitatea, punctele de fierbere și de topire ale silanilor sunt mai mari decât cele ale hidrocarburilor corespunzătoare.

Diferențele față de borane

Serii omologice și izomerie

Serii omoloage de silani (primii 10 membri)
Monosilan	SiH4 _	SiH4 _
Disilan	SiH3 - SiH3 _	SiH2H6 _ _ _
Trisilane	SiH3 - SiH2 - SiH3 _	Si3H8 _ _ _
Tetrasilan	SiH3 - SiH2 - SiH2 - SiH3 _	Si4H10 _ _ _
Pentasilane	SiH3 - SiH2 - SiH2 - SiH2 - SiH3 _	Si5H12 _ _ _
Hexasilane	SiH3 - SiH2 - SiH2 - SiH2 - SiH2 - SiH3 _	Si 6 H 14
Heptasilane	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 3	Si 7 H 16
Octasilane	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 3	Si 8 H 18
Nonasilane	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 3	Si 9 H 20
Decasilan	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 3	Si 10 H 22

Datorită stabilității scăzute a legăturii Si-Si , stabilitatea silanilor scade odată cu creșterea numărului de atomi de siliciu din lanț. Prin urmare, seria omoloagă de silani este limitată la opt membri: octasilan Si 8 H 18 este cel mai mare silan cunoscut.

Aplicație

Siliciul de sinteză organică este utilizat în diverse reacții (obținerea valorilor polimeri organosiliciici etc.), ca sursă de siliciu pur pentru industria microelectronică. Monosilanul este utilizat pe scară largă în microelectronică și este din ce în ce mai folosit la fabricarea de fotoconvertoare cristaline și subțiri pe bază de siliciu, ecrane LCD , substraturi și straturi tehnologice ale circuitelor integrate. Practic, monosilanul este produs pentru producția ulterioară de polisiliciu ultrapur , datorită faptului că această metodă s-a dovedit a fi cea mai viabilă din punct de vedere economic. Silanii sunt, de asemenea, utilizați pentru a lega o matrice organică și o umplutură anorganică ( dioxid de siliciu ) în materiale compozite: fibră de sticlă , bazalt , materiale dentare .

Producție

Din 2008, producția mondială de monosilan este estimată la 24.000 de tone.

3 companii producătoare de cea mai mare cantitate de monosilan din lume:

Grupul REC (SUA/Norvegia) >50% cotă de piață
MEMC Electronic Materials (SUA/Italia)
Evonik (fostă Degussa ) (Germania)

Cu toate acestea, aceste companii produc monosilan pentru propria lor producție de polisiliciu . Doar o mică parte este în vânzare gratuită.

Principalii furnizori pe piata:

Literatură

B. D. Stepin, A. A. Tsvetkov. Chimie anorganică: un manual pentru universitățile specializate în chimie și tehnologie chimică. - M. - ISBN 5-06-001740-0 .

Link -uri

Obținerea dioxidului de siliciu, siliciură de magneziu și silan

Silani