Chlorid křemičitý - Silicon tetrachloride
|
|||
| Jména | |||
|---|---|---|---|
|
Název IUPAC
Tetrachlorsilan
|
|||
| Ostatní jména
Tetrachlorsilan chlorid křemičitý |
|||
| Identifikátory | |||
|
3D model ( JSmol )
|
|||
| ChemSpider | |||
| Informační karta ECHA |
100,030,037 
|
||
| Číslo ES | |||
|
PubChem CID
|
|||
| Číslo RTECS | |||
| UNII | |||
| UN číslo | 1818 | ||
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Vlastnosti | |||
| SiCl 4 | |||
| Molární hmotnost | 169,90 g/mol | ||
| Vzhled | Bezbarvá kapalina | ||
| Hustota | 1,483 g / cm 3 | ||
| Bod tání | -68,74 ° C (-91,73 ° F; 204,41 K) | ||
| Bod varu | 57,65 ° C (135,77 ° F; 330,80 K) | ||
| Reakce | |||
| Rozpustnost | rozpustný v benzenu , toluenu , chloroformu , etheru | ||
| Tlak páry | 25,9 kPa při20 ° C | ||
| −88,3 · 10 −6 cm 3 /mol | |||
| Struktura | |||
| Čtyřboká | |||
| 4 | |||
| Termochemie | |||
|
Standardní molární
entropie ( S |
240 J · mol −1 · K −1 | ||
|
Standardní entalpie
tvorby (Δ f H ⦵ 298 ) |
−687 kJ · mol −1 | ||
| Nebezpečí | |||
| Bezpečnostní list |
Viz: datová stránka MSDS |
||
| Piktogramy GHS |
|
||
| Signální slovo GHS | Varování | ||
| H315 , H319 , H335 | |||
| P261 , P264 , P271 , P280 , P302+352 , P304+340 , P305+351+338 , P312 , P321 , P332+313 , P337+313 , P362 , P403+233 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
| Související sloučeniny | |||
|
Jiné anionty
|
Tetrafluorid křemičitý Tetrabromid křemičitý Tetra jodid křemičitý |
||
|
Jiné kationty
|
Chlorid uhličitý Chlorid německý Chlorid cínatý Chlorid titaničitý |
||
|
Související chlorsilany
|
Chlorosilan Dichlorosilane Trichlorosilane |
||
| Stránka doplňkových údajů | |||
|
Index lomu ( n ), dielektrická konstanta (ε r ) atd. |
|||
|
Termodynamická
data |
Fázové chování pevná látka – kapalina – plyn |
||
| UV , IR , NMR , MS | |||
|
Pokud není uvedeno jinak, jsou údaje uvedeny pro materiály ve standardním stavu (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|||
 ověřit ( co je to ?)
  |
|||
| Reference na infobox | |||
Chlorid křemičitý nebo tetrachlorsilan je anorganická sloučenina se vzorcem SiCl 4 . Je to bezbarvá těkavá kapalina, která ve vzduchu kouří. Používá se k výrobě vysoce čistého křemíku a oxidu křemičitého pro komerční aplikace.
Příprava
Chlorid křemičitý se připravuje chlorací různých sloučenin křemíku, jako je ferosilicium , karbid křemíku nebo směsi oxidu křemičitého a uhlíku. Trasa ferosilikonu je nejběžnější.
V laboratoři, SiCl 4 se mohou připravit zpracováním křemíku s chlorem :
- Si + 2 Cl 2 → SiCl 4
Poprvé jej připravil Jöns Jakob Berzelius v roce 1823.
Solanka může být kontaminována oxidem křemičitým, když je produkce chloru vedlejším produktem procesu rafinace kovů z chloridové rudy. Ve vzácných případech se oxid křemičitý v oxidu křemičitém převádí na chlorid křemičitý, když je kontaminovaná solanka elektrolyzována .
Reakce
Stejně jako ostatní chlorsilany reaguje chlorid křemičitý snadno s vodou :
- SiCl 4 + 2 H 2 O → SiO 2 + 4 HCl
Oproti tomu tetrachlormethan nehydrolyzuje snadno. Reakci lze zaznamenat při vystavení kapaliny vzduchu, pára produkuje výpary, protože reaguje s vlhkostí za vzniku oblaku podobného aerosolu kyseliny chlorovodíkové .
S alkoholy a ethanolem reaguje za vzniku tetramethyl orthosilicate a tetraethyl orthosilicate :
- SiCl 4 + 4 ROH → Si (OR) 4 + 4 HCl
Polysilikonchloridy
Při vyšších teplotách lze připravit homology chloridu křemičitého reakcí:
- Si + 2 SiCl 4 → Si 3 Cl 8
Chlorace křemíku je ve skutečnosti doprovázena tvorbou hexachlorodisilanu Si 2 Cl 6 . Řadu sloučenin obsahujících až šest atomů křemíku v řetězci lze ze směsi oddělit frakční destilací .
Reakce s jinými nukleofily
Chlorid křemičitý je ve své reaktivitě klasický elektrofil. Po ošetření Grignardovými činidly a organolithnými sloučeninami tvoří různé organokřemičité sloučeniny :
- 4 RLi + SiCl 4 → R 4 Si + 4 LiCl
Redukce hydridovými činidly poskytne silan .
Srovnání s jinými sloučeninami SiX 4
| SiH 4 | SiF 4 | SiCl 4 | SiBr 4 | SiI 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| bp (˚C) | -111,9 | -90,3 | 56,8 | 155,0 | 290,0 |
| mp (˚C) | -185 | -95,0 | -68,8 | 5,0 | 155,0 |
| Délka vazby Si-X (Å) | > 0,74 | 1,55 | 2,02 | 2.20 | 2.43 |
| Energie vazby Si-X (kJ/mol) | 384 | 582 | 391 | 310 | 234 |
Využití
Chlorid křemičitý se používá jako meziprodukt při výrobě polysilikonu , což je hyperčistá forma křemíku, protože má bod varu vhodný k čištění opakovanou frakční destilací . Je redukován na trichlorsilan (HSiCl 3 ) plynným vodíkem v hydrogenačním reaktoru a buď přímo použit v procesu Siemens, nebo dále redukován na silan (SiH 4 ) a vstřikován do reaktoru s fluidním ložem . Chlorid křemičitý se v obou těchto dvou procesech znovu objevuje jako vedlejší produkt a je recyklován v hydrogenačním reaktoru. Byla provedena epitaxe parní fáze redukujícího chloridu křemičitého pomocí vodíku při přibližně 1250 ° C:
-
SiCl
4(g) + 2 H
2(g) → Si (s) + 4 HCl (g) při 1250 ° C
Vyrobený polysilikon se používá jako oplatky ve velkém množství ve fotovoltaickém průmyslu pro konvenční solární články vyrobené z krystalického křemíku a také pro polovodičový průmysl.
Chlorid křemičitý může být také hydrolyzován na pyrogenní oxid křemičitý . Při výrobě optických vláken se používá vysoce čistý chlorid křemičitý. Tato jakost by měla být zbavena nečistot obsahujících vodík, jako je trichlorsilan. Optická vlákna se vyrábějí postupy jako MCVD a OFD, kde se chlorid křemičitý oxiduje na čistý oxid křemičitý za přítomnosti kyslíku.
Otázky bezpečnosti a životního prostředí
V Číně bylo hlášeno znečištění z výroby chloridu křemičitého související se zvýšenou poptávkou po fotovoltaických článcích, která byla stimulována dotačními programy. Bezpečnostní list uvádí, že by se měl „vyhýbat jakémukoli kontaktu! Ve všech případech se poraďte s lékařem! ... vdechnutí způsobuje bolest v krku a pocit pálení“.