Chlortrifluorosilan - Chlorotrifluorosilane

Chlortrifluorosilan
Chlorotrifluorosilan-2D.png
Jména
Název IUPAC
chlor (trifluor) silan[2]
Systematický název IUPAC
Chlortrifluorosilan
Ostatní jména
chlorotrifluorid křemíku[1]
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Vlastnosti
ClF3Si
Molární hmotnost120.53371
Vzhledbezbarvý plyn
Hustota1,31 g / ml
Bod tání -138 ° C (-216 ° F; 135 K)
Bod varu kritický bod 303,7 K při 3,46 MPa
reaguje
Tlak páry16600
1.279
Struktura
zkreslený čtyřstěn
0.636 D (plyn)
Související sloučeniny
Související sloučeniny
tetrafluorosilan
dichlorodifluorosilan
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
☒N (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Chlortrifluorosilan je organická plynná sloučenina vzorce SiClF3 složen z křemík, fluor a chlór. Je to silan že náhražky vodík s fluor a chlór atomy.

Výroba

Zahřátím směsi bezvodého chlorid hlinitý a hexafluorosilikát sodný při teplotě mezi 190 a 250 ° C se uvolňuje směs plynů obsahující chlortrifluorosilan. Jsou kondenzovány při -196 ° C a frakčně destilovány při teplotách do -78 ° C.[3]

SiClF3 lze provést reakcí chlorid křemičitý a tetrafluorid křemičitý plyny při 600 ° C za vzniku směsi fluorochlorsilanů včetně přibližně jedné čtvrtiny SiClF3.[4]

SiClF3 lze provést reakcí chlorid křemičitý s fluorid antimonitý. An chlorid antimonitý katalyzátor pomáhá. Produkty se destilují, aby se oddělily od tetrafluorosilan a dichlorodifluorosilan.[5][6][7]

Při vysokých teplotách nad 500 ° C tetrafluorid křemičitý může reagovat s chlorid fosforitý aby se získal nějaký SiClF3. To je neobvyklé, protože SiF4 je velmi stabilní.[8]

Chlorid křemičitý může reagovat s trifluor (trichlormethyl) silan čímž se získá SiClF3 a CCl3SiCl3.[9]

2-Chlorethyltrifluorosilan nebo 1,2-dichlorethyltrifluorosilan lze disociovat infračerveným laserem za vzniku SiClF3 a C.2H4 (ethylen ) nebo vinylchlorid. Naladěním laseru na vibrační frekvenci konkrétního izotopu křemíku lze selektivně štěpit různé izotomery, aby se získal produkt, který koncentruje pouze jeden izotop křemíku. Takže křemík-30 lze zvýšit na 80% pomocí 934,5 cm−1 linka v a CO2 laser.[10]

První publikovaná příprava SiClF3 Schumb and Gamble bylo explozí hexafluorodisilanu v chloru: Si2F6 + Cl2 → 2SiClF3. Mezi další produkty této exploze patří amorfní křemík, SiCl2F2 a SiF4.[11]

Chlór reaguje s tetrafluorid křemičitý v přítomnosti hliníkových třísek při 500-600 ° C, aby se vyrobil převážně chlorid křemičitý a nějaký SiClF3.[12]

Chlorid rtuťnatý při zahřátí pomocí SiF3Kokos)4 rozbije vazbu a vytvoří 90% výtěžek SiClF3.[13]

Kombinace SiF4 a dimethylchlorfosfin a získá se nějaký SiClF3.[14]

Trifluorosilan SiHF3 reaguje s plynným chlorem za vzniku SiClF3 a HCl.[15]

Vlastnosti

Molekulární velikost a úhly

Délka vazby pro Si – Cl je 1,996 Å a pro Si – F je 1,558 Å. Úhel vazby ∠FSiCl = 110,2 ° a ∠FSiF = 108,7 °.[5] Délka vazby mezi křemíkem a chlorem je neobvykle krátká, což naznačuje 31% dvojnou vazbu. To lze vysvětlit tím, že více iontové fluoridové vazby odebírají určitý náboj, což umožňuje částečný pozitivní náboj na chloru.[16]

Molekulární dipólový moment je 0,636Debye.[5]

Hromadné vlastnosti

Mezi 129,18 a 308,83 K je tlak par v mm Hg při teplotě T v K dán log10 P = 102,6712-2541,6 / T -43,347 log10 T + 0,071921T -0,000045231 T2.[17]

Teplo při tvorbě chlorotrifluorosilanu je -315,0 kcal / mol při 298 K.[18]

Reakce

Chlortrifluorosilan se hydrolyzuje vodou za vzniku oxidu křemičitého.

Chlortrifluorosilan reaguje s trimethylstannanem ((CH3)3SnH) při pokojové teplotě trifluorosilan asi za 60 hodin.[19]

Použití

Navrhovaná použití zahrnují dielektrický plyn s vysokým průrazným napětím a nízkým potenciálem globálního oteplování, předchůdce pro výrobu sazí z fluorovaného křemene a plynný depoziční plyn.

Související látky

Chlortrifluorosilan může tvořit adiční sloučeninu s pyridin se vzorcem SiClF3.2py (py = pyridin) [20] Adiční sloučenina s trimethylamin existuje.[21][22] Tato adiční sloučenina se připraví smícháním par trimethylaminu s chlortrifluorosilanem a kondenzací pevné látky při -78 ° C. Pokud se toto nechalo máčet v trimethylaminové kapalině po dobu více než osmi hodin, vytvořil se diaminový komplex (2 Me3N · SiClF3).[22] Při 0 ° byl disociační tlak monoaminového komplexu 23 mm Hg.[22]

SiClF3− je trigonální bipyramidový tvar s atomy Cl a F na ose. Vzniká, když gama paprsky zasáhnou neutrální molekulu.[23]

Chlortetrafluorokřemičitan (IV) (SiClF4−) může tvořit stabilní bledě žlutou krystalickou sloučeninu tetraethylamoniumtlortetrafluorosilikát.[24]

Reference

  1. ^ Anorganic Syntheses, Inc (22. září 2009). Anorganické syntézy. p. 266. ISBN  9780470132654.
  2. ^ CID 139671 z PubChem
  3. ^ Schmeißer und Herber t Jenkne r, Martin; Jenkner, Herbert (1952). „Zurr Kenntnis anorganischer Säurefluoride (i) Über Reaktione n des Siliciumtetrafluorids (bzw. des Natriumsilicofluorids)“ (PDF). Verlag Zeitschrift für Naturforschung: 191–192. doi:10.1515 / znb-1952-0310. S2CID  95929863.
  4. ^ USA 2395826, Hill, Julian W. & Lindsey Jr. V, Richard, „Preparation of chlorofluorosilanes“, vydáno 3. května 1946 
  5. ^ A b C Cox, A.P .; Gayton, T. R.; Rego, C.A. (Listopad 1988). "Mikrovlnné spektrum, struktura, kvadrupólová vazebná konstanta a dipólový moment chlorotrifluorosilanu a jodotrifluorosilanu". Journal of Molecular Structure. 190: 419–434. Bibcode:1988JMoSt.190..419C. doi:10.1016/0022-2860(88)80301-6.
  6. ^ Booth, Harold Simmons; Swinehart, Carl F. (červenec 1935). „Fluorochlorosilanes“. Journal of the American Chemical Society. 57 (7): 1333–1337. doi:10.1021 / ja01310a050.
  7. ^ Výroční zprávy o pokroku chemie. 1940. str. 151.
  8. ^ Suresh, B.S .; Padma, D.K. (Září 1985). "Halogenové výměnné reakce tetrafluoridu křemíku s chloridem fosforitým a fosforylchloridem". Journal of Fluorine Chemistry. 29 (4): 463–466. doi:10.1016 / S0022-1139 (00) 85111-8.
  9. ^ Weidenbruch, Manfred; Pierrard, Claude (duben 1977). „Reaktionen von Halogeniden des Siliciums, Germaniums und Zinns mit Diazomethan und Dichlorcarben- Transfer-Agentien“. Chemische Berichte (v němčině). 110 (4): 1545–1554. doi:10.1002 / cber.19771100437.
  10. ^ Dementyev, Petr S .; Nizovtsev, Anton S .; Chesnokov, Evgenii N. (červenec 2011). "Infračervená fotoreakce 2-chlorethyltrifluorosilanu". Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. 222 (1): 77–80. doi:10.1016 / j.jphotochem.2011.05.004.
  11. ^ Schumb, Walter C .; Gamble, E. Lee (říjen 1932). „Fluorochloridy křemíku“. Journal of the American Chemical Society. 54 (10): 3943–3949. doi:10.1021 / ja01349a018.
  12. ^ Zuckerman, J. J (17. září 2009). Anorganické reakce a metody, tvorba vazeb k halogenům. p. 361. ISBN  9780470145388.
  13. ^ Zhou, Yong (3. září 2013). Organosilicon Chemistry: 2: Plenary Lectures Presented at the Second International Symposium on Organosilicon Chemistry. p. 443. ISBN  9781483284828.
  14. ^ Časopis Čínské chemické společnosti. 1999. s. 450.
  15. ^ Gmelin, Leopold (1996). Křemík: Doplňte objem. p. 103. ISBN  9783540937289.
  16. ^ Pauling, Linus (leden 1960). Povaha chemické vazby a struktura molekul a krystalů: Úvod do moderní strukturní chemie. Cornell University Press. p.312. ISBN  0801403332.
  17. ^ Yaws, Carl L .; Nijhawan, Sachin; Bu, Li (1995). "Dodatek C Koeficienty pro rovnici tlaku par". Příručka pro tlak par. 4. str. 352–357. doi:10.1016 / S1874-8813 (06) 80008-9. ISBN  9780884153948.
  18. ^ Gordon, M. S .; Francisco, J. S .; Schlegel, H. B. (1993). „TEORETICKÁ ŠETŘENÍ TERMOCHEMIE A TEPELNÉHO ROZKLADU SILANŮ, HALOSILANŮ A ALKYLSILANŮ“ (PDF). Pokroky v křemíkové chemii. JAI Press. 2: 153.
  19. ^ Gmelin, Leopold (1996). Křemík: Doplňte objem. p. 83. ISBN  9783540937289.
  20. ^ Hensen, Karl; Wagner, Hans Bernhard (únor 1976). „Über einige Verbindungen gemischter Siliciumhalogenide mit Pyridin“. Chemische Berichte (v němčině). 109 (2): 411–414. doi:10.1002 / cber.19761090201.
  21. ^ Sommer, Leo Harry (1965). Stereochemie, mechanismus a křemík: Úvod do dynamické stereochemie a reakčních mechanismů křemíkových center. McGraw-Hill. str.19 –20.
  22. ^ A b C Fergusson, J. E .; Grant, D. K .; Hickford, R. H .; Wilkins, C. J. (1959). "21. Koordinace trimethylaminu halogenidy křemíku, germania a cínu". Journal of the Chemical Society (obnoveno): 99–103. doi:10.1039 / JR9590000099.
  23. ^ Hasegawa, Akinori; Uchimura, Schunichiro; Koseki, Kohji; Hayashi, Michiro (leden 1978). "ESR spektrum a struktura aniontu SiF3Cl - radikálu". Dopisy o chemické fyzice. 53 (2): 337–340. Bibcode:1978CPL .... 53..337H. doi:10.1016/0009-2614(78)85410-4.
  24. ^ Edwards, H.G.M .; Fawcett, V .; Rose, S.J .; Smith, D.N. (květen 1992). „Příprava a Ramanova spektroskopická studie iontu chlortetrafluorokřemičitanu (IV), SiF4Cl−“. Journal of Molecular Structure. 268 (4): 353–361. Bibcode:1992JMoSt.268..353E. doi:10.1016/0022-2860(92)80222-4.

Extra čtení

  • Wodarczyk, F.J .; Wilson, E.B (březen 1971). „Vysokofrekvenční mikrovlnná dvojitá rezonance jako nástroj při analýze mikrovlnných spekter“. Journal of Molecular Spectroscopy. 37 (3): 445–463. Bibcode:1971JMoSp..37..445W. doi:10.1016/0022-2852(71)90176-7.
  • Sheridan, John; Gordy, Walter (březen 1950). "Mikrovlnná spektra a molekulární konstanty derivátů trifluorosilanu. SiF3H, SiF3CH3, SiF3Cl a SiF3Br". Fyzický přehled. 77 (5): 719. Bibcode:1950PhRv ... 77..719S. doi:10.1103 / PhysRev.77.719.
  • Sheridan, John; Gordy, Walter (1951). „Mikrovlnná spektra a molekulární struktury derivátů trifluorosilanu“. The Journal of Chemical Physics. 19 (7): 965. Bibcode:1951JChPh..19..965S. doi:10.1063/1.1748418.
  • Ault, Bruce S. (prosinec 1979). "Studie izolace infračervené matrice iontového páru M + SiF5 a jeho analogů chloru a fluoru". Anorganická chemie. 18 (12): 3339–3343. doi:10.1021 / ic50202a012.
  • Stanton, C. T .; McKenzie, S. M .; Sardella, D. J .; Levy, R. G .; Davidovits, Paul (srpen 1988). "Reakce atomu boru s křemíkem a germania tetrahalogenidy". The Journal of Physical Chemistry. 92 (16): 4658–4662. doi:10.1021 / j100327a020.