Czterochlorek krzemu

Czterochlorek krzemu
Silicon tetrachloride.svg
Silicon-tetrachloride-3D-vdW.png
Nazwy
nazwa IUPAC
tetrachlorosilan
Inne nazwy

Czterochlorek krzemu Tetrachlorosilan
Identyfikatory
Model 3D ( JSmol )
ChemSpider
Karta informacyjna ECHA 100.030.037 Edit this at Wikidata
Numer WE
  • 233-054-0
Identyfikator klienta PubChem
Numer RTECS
  • VW0525000
UNII
Numer ONZ 1818
  • InChI=1S/Cl4Si/c1-5(2,3)4  check Y
    Klucz: FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N  check Y
  • InChI=1/Cl4Si/c1-5(2,3)4
  • [Si](Cl)(Cl)(Cl)Cl
Nieruchomości
SiCl 4
Masa cząsteczkowa 169,90 g/mol
Wygląd Bezbarwna ciecz
Gęstość 1,483 g/ cm3
Temperatura topnienia -68,74 ° C (-91,73 ° F; 204,41 K)
Temperatura wrzenia 57,65 ° C (135,77 ° F; 330,80 K)
Reakcja
Rozpuszczalność rozpuszczalny w benzenie , toluenie , chloroformie , eterze
Ciśnienie pary 25,9 kPa w temperaturze 20°C
−88,3·10 −6 cm 3 /mol
Struktura
czworościenny
4
Termochemia
240 J · mol -1 · K -1
−687 kJ·mol −1
Zagrożenia
Oznakowanie GHS :
GHS07: Exclamation mark
Ostrzeżenie
H315 , H319 , H335
P261 , P264 , P271 , P280 , P302+P352 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P312 , P321 , P332 + P313 , P337 + P313 , P362 , P403+P233 , P405 , P50 1
NFPA 704 (ognisty diament)
3
0
2
Karta charakterystyki (SDS) MSDS
Związki pokrewne


Tetrafluorek krzemu Tetrabromek krzemu Tetrajodek krzemu



Czterochlorek węgla Czterochlorek germanu Chlorek cyny(IV) Czterochlorek tytanu
Powiązane chlorosilany

Chlorosilan Dichlorosilan Trichlorosilan
Strona danych uzupełniających
Czterochlorek krzemu (strona danych)
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
☒  N ( co to jest check☒ T N ?)

Tetrachlorek krzemu lub tetrachlorosilan jest związkiem nieorganicznym o wzorze SiCl4 . Jest to bezbarwna lotna ciecz , która paruje w powietrzu. Służy do produkcji krzemu i krzemionki o wysokiej czystości do zastosowań komercyjnych. Należy do chlorosilanów .

Przygotowanie

Czterochlorek krzemu jest wytwarzany przez chlorowanie różnych związków krzemu, takich jak żelazokrzem , węglik krzemu lub mieszaniny dwutlenku krzemu i węgla. Trasa żelazokrzemu jest najbardziej powszechna.

W laboratorium SiCl 4 można wytworzyć przez obróbkę krzemu chlorem w temperaturze 600 ° C (1112 ° F):

Si + 2Cl2 → SiCl4

Po raz pierwszy został przygotowany przez Jönsa Jakoba Berzeliusa w 1823 roku.

Solanka może być zanieczyszczona krzemionką , gdy produkcja chloru jest produktem ubocznym procesu rafinacji metalu z rudy chlorku metalu. W rzadkich przypadkach dwutlenek krzemu w krzemionce jest przekształcany w tetrachlorek krzemu, gdy zanieczyszczona solanka jest poddawana elektrolizie .

Reakcje

Hydroliza i reakcje pokrewne

Podobnie jak inne chlorosilany lub silany , tetrachlorek krzemu łatwo reaguje z wodą :

SiCl4 + 2 H2O → SiO2 + 4 HCl

Natomiast czterochlorek węgla nie hydrolizuje łatwo. Reakcję można zauważyć po wystawieniu cieczy na działanie powietrza, para wytwarza opary, gdy reaguje z wilgocią, dając chmurowy aerozol kwasu chlorowodorowego .

Z alkoholami i etanolem reaguje dając ortokrzemian tetrametylu i ortokrzemian tetraetylu :

SiCl 4 + 4 ROH → Si(OR) 4 + 4 HCl

Chlorki polikrzemu

W wyższych temperaturach homologi tetrachlorku krzemu można otrzymać w reakcji:

Si + 2 SiCl 4 → Si 3 Cl 8

W rzeczywistości chlorowaniu krzemu towarzyszy tworzenie heksachlorodisilanu Si 2 Cl 6 . Szereg związków zawierających do sześciu atomów krzemu w łańcuchu można wydzielić z mieszaniny za pomocą destylacji frakcyjnej .

Reakcje z innymi nukleofilami

Czterochlorek krzemu jest klasycznym elektrofilem w swojej reaktywności. Tworzy różnorodne związki krzemoorganiczne po potraktowaniu odczynnikami Grignarda i związkami litoorganicznymi :

4 RLi + SiCl 4 → R 4 Si + 4 LiCl

Redukcja za pomocą odczynników wodorkowych daje silan .

związkami SiX 4

SiH 4 SiF 4 SiCl 4 SiBr 4 SiI 4
bp (˚C) -111,9 -90,3 56,8 155,0 290,0
temperatura topnienia (˚C) -185 -95,0 -68,8 5.0 155,0
Długość wiązania Si-X (Å) >0,74 1,55 2.02 2.20 2.43
Energia wiązania Si-X (kJ/mol) 384 582 391 310 234

Używa

Czterochlorek krzemu jest używany jako półprodukt do produkcji polikrzemu , bardzo czystej postaci krzemu, ponieważ ma temperaturę wrzenia dogodną do oczyszczania przez wielokrotną destylację frakcyjną . Jest redukowany do trichlorosilanu (HSiCl 3 ) za pomocą gazowego wodoru w reaktorze do uwodorniania i albo bezpośrednio stosowany w procesie Siemensa , albo dalej redukowany do silanu (SiH 4 ) i wtryskiwany do reaktora ze złożem fluidalnym . Czterochlorek krzemu pojawia się ponownie w obu tych dwóch procesach jako produkt uboczny i jest zawracany do reaktora uwodorniania. epitaksję z fazy gazowej redukującego tetrachlorku krzemu wodorem w temperaturze około 1250 °C:

SiCl
4 (g) + 2 H
2 (g) → Si(s) + 4 HCl (g) w 1250°C

Wytworzony polikrzem jest wykorzystywany w dużych ilościach jako płytki w przemyśle fotowoltaicznym do konwencjonalnych ogniw słonecznych wykonanych z krzemu krystalicznego , a także w przemyśle półprzewodnikowym.

Czterochlorek krzemu można również hydrolizować do zmatowionej krzemionki koloidalnej . Czterochlorek krzemu o wysokiej czystości jest używany do produkcji światłowodów. Ten gatunek powinien być wolny od zanieczyszczeń zawierających wodór, takich jak trichlorosilan. Światłowody są wytwarzane przy użyciu procesów takich jak MCVD i OFD, w których tetrachlorek krzemu jest utleniany do czystej krzemionki w obecności tlenu.

Jako surowiec do produkcji topionej krzemionki .

Kwestie bezpieczeństwa i ochrony środowiska

W Chinach odnotowano zanieczyszczenie pochodzące z produkcji tetrachlorku krzemu w związku ze zwiększonym popytem na ogniwa fotowoltaiczne, stymulowanym programami dotacji. Karta charakterystyki mówi, że należy „unikać wszelkiego kontaktu! We wszystkich przypadkach należy skonsultować się z lekarzem!… wdychanie powoduje ból gardła i pieczenie”.

Zobacz też

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Silicon_tetrachloride&oldid=1140160638 ”