Хлортрифторсилан
 | этой статьи Начальный раздел может быть слишком коротким, чтобы адекватно суммировать ключевые моменты . ( март 2021 г. ) |
| |
| Имена | |
|---|---|
| Предпочтительное название ИЮПАК
Хлоротри(фтор)силан | |
| Другие имена
хлортрифторид кремния [1]
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID
|
|
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| Cl F 3 Si | |
| Молярная масса | 120.53371 |
| Появление | бесцветный газ |
| Плотность | 1,31 г/мл |
| Температура плавления | -138 ° C (-216 ° F; 135 К) |
| Точка кипения | критическая точка 303,7 К при 3,46 МПа |
| реагирует | |
| Давление пара | 16600 |
Показатель преломления ( n D )
|
1.279 |
| Структура | |
| искаженный тетраэдр | |
| 0,636 Д (газ) | |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения
|
тетрафторсилан дихлордифторсилан |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Хлортрифторсилан — неорганическое газообразное соединение формулы SiClF 3 , состоящее из кремния , фтора и хлора . Это силан , замещающий водород атомами фтора и хлора .
Производство
[ редактировать ]При нагревании смеси безводного хлорида алюминия и гексафторосиликата натрия до температуры от 190 до 250 °C выделяется смесь газов, содержащая хлортрифторсилан. Их конденсируют при температуре -196°С и фракционно перегоняют при температуре до -78°С. [2]
SiClF 3 можно получить путем реакции газов тетрахлорида кремния и тетрафторида кремния при 600 °C с получением смеси фторхлорсиланов, включающей около четверти SiClF 3 . [3]
SiClF 3 можно получить реакцией тетрахлорида кремния с трифторидом сурьмы . В этом помогает катализатор из пентахлорида сурьмы . Продукты перегоняют для отделения их от тетрафторсилана и дихлордифторсилана . [4] [5] [6]
При высоких температурах выше 500 °C тетрафторид кремния может реагировать с трихлоридом фосфора с образованием некоторого количества SiClF 3 . Это необычно, поскольку SiF 4 очень стабилен. [7]
Тетрахлорид кремния может реагировать с трифтор(трихлорметил)силаном с образованием SiClF 3 и CCl 3 SiCl 3 . [8]
2-Хлорэтилтрифторсилан или 1,2-дихлорэтилтрифторсилан можно диссоциировать инфракрасным лазером с получением SiClF 3 и C 2 H 4 ( этилен ) или винилхлорида . Настраивая лазер на частоту вибрации определенного изотопа кремния, можно избирательно расщеплять различные изотопомеры , чтобы получить продукт, концентрирующий только один изотоп кремния. Таким образом, содержание кремния-30 можно увеличить до 80%, используя 934,5 см. −1 Линия CO2 - лазера . [9]
Первое опубликованное получение SiClF 3 Шумбом и Гэмблом было взрывом гексафтордисилана в хлоре: Si 2 F 6 + Cl 2 → 2SiClF 3 . Другими продуктами этого взрыва могут быть аморфный кремний SiCl 2 F 2 и SiF 4 . [10]
Хлор реагирует с тетрафторидом кремния в присутствии алюминиевой стружки при 500-600 °C с образованием преимущественно тетрахлорида кремния и некоторого количества SiClF 3 . [11]
Хлорид ртути при нагревании с SiF 3 Co(CO) 4 разрывает связь с образованием SiClF 3 с выходом 90% . [12]
Комбинация SiF 4 и хлордиметилфосфина дает некоторое количество SiClF 3 . [13]
Трифторсилан SiHF 3 реагирует с газообразным хлором с образованием SiClF 3 и HCl. [14]
Характеристики
[ редактировать ]Молекулярный размер и углы
[ редактировать ]Длина связи Si–Cl составляет 1,996 Å, а Si–F – 1,558 Å. Валентный угол ∠FSiCl = 110,2° и ∠FSiF = 108,7°. [4] Длина связи между кремнием и хлором необычайно коротка, что указывает на 31% двойной связи. Это можно объяснить тем, что более ионные связи фторида отнимают часть заряда, позволяя хлору получить частичный положительный заряд. [15]
Дипольный момент молекулы равен 0,636 Дебая . [4]
Массовые свойства
[ редактировать ]Между 129,18 и 308,83 К давление пара в мм рт.ст. при температуре Т в К определяется выражением log 10 P = 102,6712 -2541,6/T -43,347 log 10 T + 0,071921T -0,000045231 T. 2 . [16]
Теплота образования хлортрифторсилана составляет -315,0 ккал/моль при 298 К. [17]
Реакции
[ редактировать ]Хлортрифторсилан гидролизуется водой с образованием кремнезема.
Хлортрифторсилан реагирует с триметилстаннаном ((CH 3 ) 3 SnH) при комнатной температуре с образованием трифторсилана примерно за 60 часов. [18]
Использовать
[ редактировать ]Предлагаемые варианты использования включают диэлектрический газ с высоким напряжением пробоя и низким потенциалом глобального потепления , прекурсор для производства фторированной кремнеземной сажи и газ для осаждения из паровой фазы.
Родственные вещества
[ редактировать ]Хлортрифторсилан может образовывать присоединение с пиридином формулы SiClF 3 .2py (py = пиридин). [19] Существует соединение присоединения с триметиламином . [20] [21] Это аддитивное соединение получается путем смешивания паров триметиламина с хлортрифторсиланом и конденсации твердого вещества при -78 ° C. Если оставить его в жидкости триметиламина на срок более восьми часов, образуется диаминовый комплекс (2Me 3 N·SiClF 3 ). [21] При 0° давление диссоциации моноаминного комплекса составляло 23 мм рт. ст. [21]
SiClF 3 − представляет собой тригональную бипирамиду с атомами Cl и F на оси. Он образуется при попадании гамма-лучей на нейтральную молекулу. [22]
Хлортетрафторосиликат (IV) (SiClF 4 − ) может образовывать стабильное бледно-желтое кристаллическое соединение хлортетрафторсиликат тетраэтиламмония. [23]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Inorganic Syntheses, Inc (22 сентября 2009 г.). Неорганические синтезы . Джон Уайли и сыновья. п. 266. ИСБН 9780470132654 .
{{cite book}}:|first1=имеет общее имя ( справка ) - ^ Шмайссер и Гербер т. Йенкнер, Мартин; Дженкнер, Герберт (1952). «О знаниях о фторидах неорганических кислот (i) О реакциях тетрафторида кремния (или кремнефторида натрия)» (PDF) . Издательский журнал исследований природы : 191–192. дои : 10.1515/znb-1952-0310 . S2CID 95929863 .
- ^ США 2395826 , Хилл, Джулиан В. и Линдси младший В., Ричард, «Приготовление хлорфторсиланов», выдан 3 мая 1946 г.
- ^ Jump up to: а б с Кокс, AP; Гейтон, TR; Рего, Калифорния (ноябрь 1988 г.). «Микроволновой спектр, структура, константа квадрупольного взаимодействия и дипольный момент хлортрифторсилана и йодтрифторсилана». Журнал молекулярной структуры . 190 : 419–434. Бибкод : 1988JMoSt.190..419C . дои : 10.1016/0022-2860(88)80301-6 .
- ^ Бут, Гарольд Симмонс; Суайнхарт, Карл Ф. (июль 1935 г.). «Фторхлорсиланы». Журнал Американского химического общества . 57 (7): 1333–1337. дои : 10.1021/ja01310a050 .
- ^ Годовые отчеты о прогрессе химии . 1940. с. 151.
- ^ Суреш, Б.С.; Падма, ДК (сентябрь 1985 г.). «Галогенобменные реакции тетрафторида кремния с трихлоридом фосфора и хлористым фосфорилом». Журнал химии фтора . 29 (4): 463–466. Бибкод : 1985JFluC..29..463S . дои : 10.1016/S0022-1139(00)85111-8 .
- ^ Вайденбрух, Манфред; Пьеррар, Клод (апрель 1977 г.). «Реакции галогенидов кремния, германия и олова с диазометаном и дихлоркарбеновыми переносчиками». Химические отчеты (на немецком языке). 110 (4): 1545–1554. дои : 10.1002/cber.19771100437 .
- ^ Дементьев Петр С.; Низовцев Антон С.; Чесноков, Евгений Н. (июль 2011 г.). «Инфракрасная фотореакция 2-хлорэтилтрифторсилана». Журнал фотохимии и фотобиологии A: Химия . 222 (1): 77–80. Бибкод : 2011JPPA..222...77D . doi : 10.1016/j.jphotochem.2011.05.004 .
- ^ Шумб, Уолтер К.; Гэмбл, Э. Ли (октябрь 1932 г.). «Фторхлориды кремния». Журнал Американского химического общества . 54 (10): 3943–3949. дои : 10.1021/ja01349a018 .
- ^ Цукерман, Джей Джей (17 сентября 2009 г.). Неорганические реакции и методы образования связей с галогенами . Джон Уайли и сыновья. п. 361. ИСБН 9780470145388 .
- ^ Чжоу, Юн (3 сентября 2013 г.). Кремнийорганическая химия: 2: Пленарные лекции, прочитанные на Втором международном симпозиуме по кремнийорганической химии . Эльзевир. п. 443. ИСБН 9781483284828 .
- ^ Журнал Китайского химического общества . Китайское химическое общество. 1999. с. 450. ИСБН 9780021926541 .
- ^ Гмелин, Леопольд (1996). Кремний: дополнительный объем . п. 103. ИСБН 9783540937289 .
- ^ Полинг, Лайнус (январь 1960 г.). Природа химической связи и структура молекул и кристаллов: введение в современную структурную химию . Издательство Корнельского университета. п. 312 . ISBN 0801403332 .
- ^ Йос, Карл Л.; Ниджхаван, Сачин; Бу, Ли (1995). «Приложение C Коэффициенты для уравнения давления пара». Справочник по давлению паров . Том. 4. С. 352–357. дои : 10.1016/S1874-8813(06)80008-9 . ISBN 9780884153948 .
- ^ Гордон, MS; Франциско, Дж. С.; Шлегель, Х.Б. (1993). «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОХИМИИ И ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СИЛАНОВ, ГАЛОСИЛАНОВ И АЛКИЛСИЛАНОВ» (PDF) . Достижения в области химии кремния . 2 . Джай Пресс: 153.
- ^ Гмелин, Леопольд (1996). Кремний: дополнительный объем . Спрингер. п. 83. ИСБН 9783540937289 .
- ^ Хенсен, Карл; Вагнер, Ганс Бернхард (февраль 1976 г.). «О некоторых соединениях смешанных галогенидов кремния с пиридином». Химические отчеты (на немецком языке). 109 (2): 411–414. дои : 10.1002/cber.19761090201 .
- ^ Соммер, Лео Гарри (1965). Стереохимия, механизм и кремний: введение в динамическую стереохимию и механизмы реакций кремниевых центров . МакГроу-Хилл. стр. 19–20 .
- ^ Jump up to: а б с Фергюссон, JE; Грант, ДК; Хикфорд, Р.Х.; Уилкинс, CJ (1959). «21. Координация триметиламина галогенидами кремния, германия и олова». Журнал Химического общества (возобновленное) : 99–103. дои : 10.1039/JR9590000099 .
- ^ Хасэгава, Акинори; Учимура, Шуничиро; Смейся, Коджи; Хаяси, Мичиро (январь 1978 г.). «Спектр ЭПР и структура анион-радикала SiF3Cl-». Письма по химической физике . 53 (2): 337–340. Бибкод : 1978CPL....53..337H . дои : 10.1016/0009-2614(78) 85410-4
- ^ Эдвардс, HGM; Фосетт, В.; Роуз, SJ; Смит, Д.Н. (май 1992 г.). «Приготовление и рамановское спектроскопическое исследование иона хлортетрафторсиликата (IV), SiF4Cl-». Журнал молекулярной структуры . 268 (4): 353–361. Бибкод : 1992JMoSt.268..353E . дои : 10.1016/0022-2860(92)80222-4 .
Дополнительное чтение
[ редактировать ]- Водарчик, Ф.Дж.; Уилсон, Э.Б. (март 1971 г.). «Двойной радиочастотно-микроволновый резонанс как инструмент анализа микроволновых спектров». Журнал молекулярной спектроскопии . 37 (3): 445–463. Бибкод : 1971JMoSp..37..445W . дои : 10.1016/0022-2852(71)90176-7 .
- Шеридан, Джон; Горди, Уолтер (март 1950 г.). «Микроволновые спектры и молекулярные константы производных трифторсилана. SiF3H, SiF3CH3, SiF3Cl и SiF3Br». Физический обзор . 77 (5): 719. Бибкод : 1950ФРв...77..719С . дои : 10.1103/PhysRev.77.719 .
- Шеридан, Джон; Горди, Уолтер (1951). «Микроволновые спектры и молекулярные структуры производных трифторсилана». Журнал химической физики . 19 (7): 965. Бибкод : 1951ЖЧФ..19..965С . дои : 10.1063/1.1748418 .
- Олт, Брюс С. (декабрь 1979 г.). «Исследование инфракрасной матричной изоляции ионной пары M+SiF5- и ее хлор-фторовых аналогов». Неорганическая химия . 18 (12): 3339–3343. дои : 10.1021/ic50202a012 .
- Стэнтон, Коннектикут; Маккензи, С.М.; Сарделла, диджей; Леви, Р.Г.; Давидовиц, Павел (август 1988 г.). «Реакции атома бора с тетрагалогенидами кремния и германия». Журнал физической химии . 92 (16): 4658–4662. дои : 10.1021/j100327a020 .