Sih4 химия что это

Силаны

Силаны (кремневодороды, гидриды кремния) — соединения кремния с водородом общей формулы Si_nH_2n+2.

Содержание

Физические свойства

По физическим свойствам силаны сходны с углеводородами. Моносилан SiH₄ и дисилан Si₂Н₆ являются бесцветными газами с неприятным запахом, трисилан Si₃Н₈ — бесцветная, ядовитая, летучая жидкость. Высшие члены гомологического ряда — твёрдые вещества. Силаны растворяются в этаноле, бензине, органосиланах, CS₂. Силаны, бораны и алканы имеют одинаковые формулы, но разные свойства.

Свойства

Силаны воспламеняются на воздухе, Si₂Н₆ взрывается при контакте с воздухом. Наиболее термически устойчивым является моносилан (энергия связи Si—H 364 кДж/моль)

Силаны чрезвычайно легко окисляются. Моносилан в присутствии кислорода окисляется со вспышкой даже при температуре жидкого воздуха. В зависимости от условий реакции, продуктом окисления является либо SiO₂, либо промежуточные вещества:

ΔH o ₂₉₈ = −1357 кДж

Реакция протекает количественно и может использоваться для количественного определения силана. Под действием щелочи возможно также расщепление связи Si—Si:

С галогенами силаны реагируют со взрывом, при низких температурaх образуются галогениды кремния.

Моносилан разлагается при давлении более 50 атм.

Получение

Силаны обычно получают, разлагая кислотами силициды металлов (например, силицид магния):

Для синтеза моносилана используют разложение триэтоксисилана в присутствии Na, и нагревании (t=80 °C):

либо применяют реакцию:

Отличия от углеводородов

Поскольку связи Si—Si и Si—H слабее связей C—C и C—H, силаны отличаются от углеводородов меньшей устойчивостью и повышенной реакционноспособностью. Плотность, температуры кипения и плавления силанов выше, чем у соответствующих углеводородов.

Применение

Применяют в различных реакциях органического синтеза (получение ценных кремнийорганических полимеров и др.), как источник чистого кремния для микроэлектронной промышленности. Моносилан широко используется в микроэлектронике и получает все большее применение при изготовлении кристаллических и тонкопленочных фотопреобразователей на основе кремния, ЖК-экранов, подложек и технологических слоев интегральных схем. В основном моносилан производится для дальнейшего получения сверхчистого поликремния, ввиду того, что этот метод себя зарекомендовал как наиболее экономически целесообразный. Также силаны используют для связи между органической матрицей и неорганическим наполнителем (диоксидом кремния) в композиционных стоматологических материалах.

Производство

По данным на 2008 год, мировое производство моносилана оценивается в 24000 тонн.

3 компании, производящие основное количество моносилана в мире:

Однако эти компании производят моносилан для собственного производства поликремния. Лишь небольшая часть попадает в свободную продажу.

Источник

Бинарные соединения кремния

Бинарные соединения кремния

Силициды металлов

Силициды, как правило, легко гидролизуются в воде или в кислой среде.

Соляная кислота легко разлагает силицид магния:

Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов коксом в электропечах:

2Mg + Si → Mg ₂ Si

2MgO + SiO₂ + 4C → Mg₂Si + 4CO

Силан

Силан – это бинарное соединение кремния с водородом SiH₄, ядовитый бесцветный газ.

Если поместить порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты, то на поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния:

Видеоопыт получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

На воздухе силан горит с образованием SiO₂ и H₂O:

Видеоопыт сгорания силана можно посмотреть здесь.

Силан разлагается водой с выделением водорода:

Силан разлагается (окисляется) щелочами :

Силан при нагревании разлагается :

Карбид кремния

В соединениях кремния с неметаллами — ковалентная связь.

Карборунд окисляется кислородом при высокой температуре:

Карборунд окисляется кислородом в расплаве щелочи :

Галогениды кремния

Хлорид и фторид кремния – галогенангидриды кремниевой кислоты.
SiCl₄.

Получают галогениды кремния действием хлора на сплав оксида кремния с углем :

Галогениды кремния разлагаются водой до кремниевой кислоты и хлороводорода:

Хлорид кремния (IV) восстанавливается водородом :

SiCl₄ + 2H₂ → Si + 4HCl

Источник

Применение силана

Силан – водородное соединение кремния — SiH4. Бесцветный газ с характерным неприятным запахом. Он получается из силицидов различных металлов при взаимодействии их с кислотами. Этот кремневодород никогда не образуется как моносилан. Вместе с ним получаются ди- и трисиланы, где атомы кремния связаны между собой. Как и моносилан, дисилан – газообразное вещество, остальные представители силанов – летучие ядовитые жидкости, а высшие члены семейства – твердые вещества.

Чем интересны силаны?

Силаны делятся на три вида:

Сферы применения

Силаны можно назвать одними из основных современных стратегических материалов, которые нашли применение в разных сферах:

Этим перечислением сферы применения силанов не ограничиваются. Так, например, сегодня трудно представить себе современную стоматологию без использования силанов. Они применяются в фиксации и реставрационном керамическом ремонте коронок и мостовидных протезов. А также они незаменимы в изготовлении ортопедических конструкций. Силаны отлично зарекомендовали себя как композитные пломбировочные материалы.

Моносилан кремния применяется в производстве поликристаллического кремния и в полупроводниковом производстве. Его применяют как исходный материал для получения поликристаллических стержней кремния, который обладает высокой чистотой и используется в современной электронной промышленности.

Преимущества силанов

Силаны, имеют целый ряд важнейших эксплуатационных качеств:

Как мы видим, в современном мире роль силанов трудно переоценить. Сфера применения силанов постоянно расширяется, что делает эти материалы универсальными.

109377, г. Москва, Рязанский проспект, д.32, корп. 3, офис 418

Источник

Соединения кремния

Силан (моносилан, гидрид кремния)

Способы получения силана

Химические свойства силана

Моносилан SiH₄ – бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом.

Диоксид кремния (кремнезем)

Нахождение в природе кремнезема

Диоксид кремния имеет атомную кристаллическую решетку. Существует в виде кристаллической (горный хрусталь, аметист, агат, яшма), аморфной (опал) и стеклообразной (кварцевое стекло) форм

Химические свойства кремнезема

Диоксид кремния — кислотный оксид. Проявляет слабые окислительные свойства

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

При избытке восстановителя образуются силициды:

SiO₂ + 3С → SiС + 2СО

Кремниевые кислоты и силикаты

Кремниевые кислоты – nSiO₂ · mH₂O

Кремниевые кислоты — соединения общей формулы nSiO₂ · mH₂O. Это очень слабые, малорастворимые в воде соединения, легко образующие коллоидные растворы.

Существуют ортокремниевая кислота – H₄SiO₄

Метакремниевая (кремниевая) кислота – H₂SiO₃

Ди – и поликремниевые кислоты

Способы получения кремниевых кислот

Химические свойства кремниевых кислот

Силикаты – соли кремниевой кислоты

Большинство силикатов нерастворимо в воде. Растворимыми являются силикаты натрия и калия, растворы которых называют «жидким стеклом».

Способы получения силикатов

Химические свойства силикатов

Источник

Реагирует медленноДавление газа> 1 атм (20 ° C)Конъюгированная кислотаСилан (иногда пишется силоний)Состав56,91 кДж / мольОпасностиОсновные опасностиЧрезвычайно легковоспламеняющийся, пирофорный на воздухеПаспорт безопасностиICSC 0564NFPA 704 (огненный алмаз)

18 ° С (64 ° F, 291 К)Пределы взрываемости1,37–100%NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США):

СОДЕРЖАНИЕ

Производство

Маршруты коммерческого масштаба

Силан можно производить несколькими способами. Обычно он возникает в результате реакции хлороводорода с силицидом магния :

Mg ₂ Si + 4 HCl → 2 MgCl ₂ + SiH ₄

Его также получают из кремния металлургического сорта в двухстадийном процессе. Сначала кремний обрабатывают хлористым водородом при температуре около 300 ° C для получения трихлорсилана HSiCl ₃ вместе с газообразным водородом в соответствии с химическим уравнением :

Si + 3 HCl → HSiCl ₃ + H ₂

Альтернативный промышленный процесс получения силана очень высокой чистоты, пригодного для использования в производстве кремния полупроводникового качества, начинается с кремния металлургической чистоты, водорода и тетрахлорида кремния и включает в себя сложную серию реакций перераспределения (получение побочных продуктов, которые рециркулируют в процесс) и перегонки. Ниже приводится краткое изложение реакций:

Силан, полученный этим способом, можно термически разложить с получением кремния и водорода высокой чистоты за один проход.

Тем не менее другие промышленные маршруты к силану включают сокращение SiF ₄ с гидридом натрия (NaH) или уменьшением SiCl ₄ с литийалюминийгидридом (LiAlH ₄ ).

Другое промышленное производство силана включает восстановление диоксида кремния (SiO ₂ ) под газами Al и H ₂ в смеси NaCl и хлорида алюминия (AlCl ₃ ) при высоких давлениях:

Маршруты лабораторного масштаба

Для демонстрации в классе силан можно получить, нагревая песок с порошком магния для получения силицида магния (Mg ₂ Si), а затем выливая смесь в соляную кислоту. Силицид магния реагирует с кислотой с образованием газообразного силана, который горит при контакте с воздухом и вызывает крошечные взрывы. Это можно классифицировать как гетерогенную кислотно- щелочную химическую реакцию, поскольку изолированный ион Si 4– в структуре антифторита Mg ₂ Si может служить основанием Бренстеда – Лоури, способным принимать четыре протона. Это можно записать так:

4 HCl + Mg ₂ Si → SiH ₄ + 2 MgCl ₂

Характеристики

Приложения

Безопасность и меры предосторожности

Сообщается о ряде промышленных аварий со смертельным исходом, вызванных возгоранием и детонацией просочившегося силана в воздух.

Для бедных смесей был предложен двухстадийный процесс реакции, состоящий из процесса потребления силана и процесса окисления водорода. Теплота конденсации SiO ₂ (s) увеличивает скорость горения из-за тепловой обратной связи.

Что касается профессионального воздействия силана на рабочих, Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья США установил рекомендуемый предел воздействия 5 частей на миллион (7 мг / м 3 ) в течение восьми часов, взвешенных по времени.

Источник