Тетрахлорид кремния
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Тетрахлорсилан | |||
| Другие имена Тетрахлорид кремния Тетрахлорсилан | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ХимическийПаук | |||
| Информационная карта ECHA | 100.030.037 | ||
| Номер ЕС |
| ||
ПабХим CID | |||
| номер РТЭКС |
| ||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Число | 1818 | ||
Панель управления CompTox ( EPA ) | |||
| Характеристики | |||
| SiCl 4 | |||
| Молярная масса | 169.90 g/mol | ||
| Появление | Бесцветная жидкость | ||
| Плотность | 1,483 г/см 3 | ||
| Температура плавления | -68,74 ° C (-91,73 ° F; 204,41 К) | ||
| Точка кипения | 57,65 ° С (135,77 ° F; 330,80 К) | ||
| Реагирует с образованием кремнезема | |||
| Растворимость | растворим в бензоле , толуоле , хлороформе , эфире [1] | ||
| Давление пара | 25,9 кПа при 20 °C | ||
| −88.3·10 −6 см 3 /моль | |||
| Структура | |||
| Тетраэдрический | |||
| 4 | |||
| Термохимия | |||
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 240 Дж·моль −1 ·К −1 [2] | ||
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −687 кДж·моль −1 [2] | ||
| Опасности | |||
| СГС Маркировка : | |||
 | |||
| Предупреждение | |||
| Х315 , Х319 , Х335 | |||
| P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P321 , P332+P313, P337+P313 , , P362 P403 P403 +P233, P405, P501, P501, P501, P501 , P362, +P233 , P405 , P501 , P362, P403+P233, P3 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| Паспорт безопасности (SDS) | ICSC 0574 Паспорт безопасности материалов | ||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | Тетрафторид кремния Тетрабромид кремния Тетраиодид кремния | ||
Другие катионы | Четыреххлористый углерод Тетрахлорид германия Хлорид олова(IV) Тетрахлорид титана | ||
Родственные хлорсиланы | хлорсилан Дихлорсилан Трихлорсилан | ||
| Страница дополнительных данных | |||
| Тетрахлорид кремния (страница данных) | |||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Тетрахлорид кремния тетрахлорсилан представляет собой неорганическое соединение формулы или SiCl 4 . Это бесцветная летучая жидкость , дымящая на воздухе. Он используется для производства кремния и кремнезема высокой чистоты для коммерческого применения. Это часть семейства хлорсиланов .
Подготовка
[ редактировать ]Тетрахлорид кремния получают хлорированием различных соединений кремния, таких как ферросилиций , карбид кремния или смесей диоксида кремния и углерода. Ферросилициевый путь является наиболее распространенным. [3]
В лаборатории, SiCl 4 можно получить обработкой кремния хлором : при 600 °C (1112 °F) [1]
- Si + 2 Cl 2 → SiCl 4
Впервые его приготовил Йёнс Якоб Берцелиус в 1823 году. [4]
Рассол может быть загрязнен кремнеземом , когда производство хлора является побочным продуктом процесса очистки металла из хлоридной руды. В редких случаях диоксид кремния в кремнеземе превращается в тетрахлорид кремния при электролизе загрязненного рассола . [5]
Реакции
[ редактировать ]Гидролиз и родственные реакции
[ редактировать ]Как и другие хлорсиланы или силаны , тетрахлорид кремния легко реагирует с водой :
- SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl
Напротив, четыреххлористый углерод плохо гидролизуется. Реакцию можно заметить при контакте жидкости с воздухом: пар образует пары, реагируя с влагой, образуя облачкообразный аэрозоль соляной кислоты . [6]
Со спиртами реагирует с образованием ортосиликатных эфиров :
- SiCl 4 + 4 ROH → Si(OR) 4 + 4 HCl
Поликремния хлориды
[ редактировать ]При более высоких температурах гомологи тетрахлорида кремния можно получить по реакции:
- Si + 2 SiCl 4 → Si 3 Cl 8
Фактически хлорирование кремния сопровождается образованием гексахлордисилана Si 2 Cl 6 . Ряд соединений, содержащих в цепи до шести атомов кремния, можно выделить из смеси с помощью фракционной перегонки . [1]
Реакции с другими нуклеофилами
[ редактировать ]Тетрахлорид кремния является классическим электрофилом по своей реакционной способности. [7] он образует разнообразные кремнийорганические соединения При обработке реактивами Гриньяра и литийорганическими соединениями :
- 4 RLi + SiCl 4 → R 4 Si + 4 LiCl
Восстановление гидридными реагентами дает силан .
Сравнение с другими SiX 4 соединениями
[ редактировать ]| СиХ 4 | СиФ 4 | SiCl 4 | СиБр 4 | СиИ 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| BP (˚C) [8] | -111.9 | -90.3 | 56.8 | 155.0 | 290.0 |
| мп (˚С) [8] | -185 | -95.0 | -68.8 | 5.0 | 155.0 |
| Длина связи Si-X (Å) | >0,74 [9] | 1.55 | 2.02 | 2.20 | 2.43 |
| Энергия связи Si-X (кДж/моль) [10] | 384 | 582 | 391 | 310 | 234 |
Использование
[ редактировать ]Тетрахлорид кремния используется в качестве промежуточного продукта при производстве поликремния , сверхчистой формы кремния. [3] так как он имеет температуру кипения, удобную для очистки многократной фракционной перегонкой . Его восстанавливают до трихлорсилана (HSiCl 3 ) газообразным водородом в реакторе гидрирования и либо непосредственно используют в процессе Сименса , либо дополнительно восстанавливают до силана (SiH 4 ) и впрыскивают в реактор с псевдоожиженным слоем . Тетрахлорид кремния снова появляется в обоих этих двух процессах в качестве побочного продукта и рециркулируется в реакторе гидрирования. Была проведена парофазная эпитаксия восстановления тетрахлорида кремния водородом при температуре примерно 1250 °C:
- SiCl
4 (г) + 2 Н
2 (г) → Si(т) + 4 HCl (г) при 1250°C [11]
Произведенный поликремний в больших количествах используется в фотоэлектрической промышленности для обычных солнечных элементов из кристаллического кремния , а также в полупроводниковой промышленности.
Тетрахлорид кремния также может быть гидролизован до дымящего кремнезема . Тетрахлорид кремния высокой чистоты используется в производстве оптических волокон. Эта марка не должна содержать примесей, содержащих водород, таких как трихлорсилан. Оптические волокна производятся с использованием таких процессов, как MCVD и OFD, где тетрахлорид кремния окисляется до чистого кремнезема в присутствии кислорода.
Как сырье в производстве плавленого кварца .
Вопросы безопасности и экологии
[ редактировать ]В Китае сообщалось о загрязнении от производства тетрахлорида кремния, связанном с возросшим спросом на фотоэлектрические элементы, стимулируемым программами субсидирования. [12] В MSDS отмечается, что следует «избегать любого контакта! Во всех случаях обратитесь к врачу! (...) вдыхание вызывает боль в горле и ощущение жжения». [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с П.В. Шенк (1963). «Фторид фосфора (V)». В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Том. 1. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Академик Пресс. стр. 282–683.
- ^ Jump up to: а б Зумдал, СС (2009). Химические принципы (6-е изд.). Хоутон Миффлин. п. А22. ISBN 978-0-618-94690-7 .
- ^ Jump up to: а б Зиммлер, В. «Неорганические соединения кремния». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . Вайнхайм: Wiley-VCH. дои : 10.1002/14356007.a24_001 . ISBN 978-3527306732 .
- ^ Берцелиус, Як. (1824 г.). «Исследование плавиковой кислоты и ее важнейших соединений» . Kongliga Vetenskapsakademiens Nya Handingar [Новые труды Королевской академии наук] . 3-я серия (на шведском языке). 12 : 46–98. Из пп. 57-58 : « При нагревании кремния в токе хлора он воспламеняется и горит, а если газ содержал атм. воздуха, то оставляет кремнистую землю в виде неправильного скелета. [...] Кремний, отожженный в поток газообразного йода , » (При нагревании кремния в потоке хлора он воспламеняется и горит, а также, если газ содержал атмосферный воздух, то он оставляет кремнезем в виде странного «скелета». Если кремний был ранее окислившись в некоторой степени, то остается и кремнезем, горящий в хлоре, независимо от того, потерял ли он свою воспламеняемость на воздухе или нет. Продукт горения конденсируется и образует жидкость, которая, освободившись от него, жидкость эта довольно летучая и легкотекучая, испаряется на открытом воздухе с выделением белого дыма и с остатком кремнистой земли, несколько похожей на цианид, выпадающей в осадок в воде, быстро всплывает, большей частью растворяется; , но оставляет нерастворенным немного кремнистой земли; если количество воды небольшое, например по капле каждой, то хлоркремний плавает и кремнезем становится нерастворенным в отслоенном, полупрозрачном состоянии. Эта жидкость аналогична соединению других электроотрицательных веществ с хлором. Реагирует как кислота с лакмусовой бумажкой, так что из-за своей летучести бумага краснеет на значительном расстоянии от места контакта. Это второй известный пример соединения, в котором кремний является летучим. При обычной температуре воздуха калий на него не действует; но если его нагреть в газе хлоркремния, он воспламеняется и горит с остатком связанного с кремнием калия. Кремний, нагретый в потоке газообразный йод , невозможно заставить его связаться.)
- ^ Уайт, Джордж Клиффорд (1986). Справочник по хлорированию (2-е изд.). Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. стр. 33–34. ISBN 0-442-29285-6 .
- ^ Клагстон, М.; Флемминг, Р. (2000). Продвинутая химия . Издательство Оксфордского университета. п. 342. ИСБН 978-0199146338 .
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Jump up to: а б Соединения кремния, галогениды кремния. Коллинз, В.: Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера; Джон Вили и сыновья, Inc, 2001.
- ^ «Какова длина связи HH?» . Ответы.com .
- ^ Эбсворт, EAV в летучих соединениях кремния; Таубе, Х.; Мэддок, AG; неорганическая химия; Книга Pergamon Press: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1963; Том. 4.
- ^ Морган, Д.В.; Совет, К. (1991). Введение в полупроводниковую микротехнологию (2-е изд.). Чичестер, Западный Суссекс, Англия: John Wiley & Sons. п. 23. ISBN 0471924784 .
- ^ «Фирмы, занимающиеся солнечной энергетикой, оставляют отходы в Китае» . Вашингтон Пост . 9 марта 2008 г.
- ^ «Международные карты химической безопасности тетрахлорсилана» .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|