Chlorid křemičitý - Silicon tetrachloride
| |||
| Jména | |||
|---|---|---|---|
| Název IUPAC Chlorid křemičitý | |||
| Ostatní jména Chlorid křemičitý Tetrachlorsilan | |||
| Identifikátory | |||
3D model (JSmol ) | |||
| ChemSpider | |||
| Informační karta ECHA | 100.030.037  | ||
| Číslo ES |
| ||
PubChem CID | |||
| Číslo RTECS |
| ||
| UNII | |||
| UN číslo | 1818 | ||
Řídicí panel CompTox (EPA) | |||
| |||
| |||
| Vlastnosti | |||
| SiCl4 | |||
| Molární hmotnost | 169,90 g / mol | ||
| Vzhled | Bezbarvá kapalina | ||
| Hustota | 1,483 g / cm3 | ||
| Bod tání | -68,74 ° C (-91,73 ° F; 204,41 K) | ||
| Bod varu | 57,65 ° C (330,80 K) | ||
| Reakce | |||
| Rozpustnost | rozpustný v benzen, toluen, chloroform, éter[1] | ||
| Tlak páry | 25.9 kPa na 20 ° C | ||
| −88.3·10−6 cm3/ mol | |||
| Struktura | |||
| Čtyřboká | |||
| 4 | |||
| Termochemie | |||
Std molární entropie (S | 240 J · mol−1· K.−1[2] | ||
Std entalpie of formace (ΔFH⦵298) | -687 kJ · mol−1[2] | ||
| Nebezpečí | |||
| Bezpečnostní list | Vidět: datová stránka BL | ||
Klasifikace EU (DSD) (zastaralý) | Dráždivý (Xi) | ||
| R-věty (zastaralý) | R14, R36 / 37/38 | ||
| S-věty (zastaralý) | (S2), S7 / 8, S26 | ||
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |||
| Související sloučeniny | |||
jiný anionty | Tetrafluorid křemíku Tetrabromid křemičitý Tetrajodid křemičitý | ||
jiný kationty | Chlorid uhličitý Germanium tetrachloride Chlorid cínatý Chlorid titaničitý | ||
Související chlorosilany | Chlorsilan Dichlorsilan Trichlorsilan | ||
| Stránka s doplňkovými údaji | |||
| Index lomu (n), Dielektrická konstanta (εr), atd. | |||
Termodynamické data | Fázové chování pevná látka - kapalina - plyn | ||
| UV, IR, NMR, SLEČNA | |||
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |||
 ověřit (co je   ?) | |||
| Reference Infoboxu | |||
Chlorid křemičitý nebo tetrachlorsilan je anorganická sloučenina s vzorec SiCl4. Je bezbarvý nestálý kapalný které výpary ve vzduchu. Používá se k výrobě vysoce čistého křemíku a oxid křemičitý pro komerční aplikace.
Příprava
Chlorid křemičitý se připravuje chlorací různých sloučenin křemíku, například ferosilikon, karbid křemíku nebo směsi oxidu křemičitého a uhlíku. Trasa ferosilikonu je nejběžnější.[3]
V laboratoři SiCl4 lze připravit zpracováním křemík s chlór:[1]
- Si + 2 Cl2 → SiCl4
Poprvé to připravil Jöns Jakob Berzelius v roce 1823.
Solanka mohou být kontaminovány oxid křemičitý když je výroba chloru vedlejším produktem procesu rafinace kovů z chloridové rudy. Ve vzácných případech se oxid křemičitý v oxidu křemičitém se převede na chlorid křemičitý, když je kontaminovaná solanka elektrolyzovaný.[4]
Reakce
Stejně jako ostatní chlorsilany reaguje i chlorid křemičitý snadno voda:
- SiCl4 + 2 H2O → SiO2 + 4 HCl
V porovnání, chlorid uhličitý nehydrolyzuje snadno. Reakci lze pozorovat při vystavení kapaliny vzduchu, pára vytváří výpary, protože reaguje s vlhkostí za vzniku oblaku podobného aerosolu kyselina chlorovodíková.[5]
S alkoholy a ethanol reaguje dávat tetramethyl ortosilikát a tetraethyl ortosilikát:
- SiCl4 + 4 ROH → Si (NEBO)4 + 4 HCl
Chloridy polykřemíku
Při vyšších teplotách homology chloridu křemičitého lze připravit reakcí:
- Si + 2 SiCl4 → Si3Cl8
Ve skutečnosti je chlorace křemíku doprovázena tvorbou hexachlorodisilan Si2Cl6. Ze směsi lze za použití oddělit řadu sloučenin obsahujících až šest atomů křemíku v řetězci frakční destilace.[1]
Reakce s jinými nukleofily
Chlorid křemičitý je ve své reaktivitě klasickým elektrofilem.[6] Tvoří celou řadu organokřemičité sloučeniny po léčbě Grignardova činidla a organolithné sloučeniny:
- 4 RLi + SiCl4 → R.4Si + 4 LiCl
Redukce s hydridovými činidly poskytuje silan.
Srovnání s jinými SiX4 sloučeniny
| SiH4 | SiF4 | SiCl4 | SiBr4 | SiI4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| b.p. (C)[7] | -111.9 | -90.3 | 56.8 | 155.0 | 290.0 |
| t.t. (C)[7] | -185 | -95.0 | -68.8 | 5.0 | 155.0 |
| Délka vazby Si-X (Å) | >0.74 [8] | 1.55 | 2.02 | 2.20 | 2.43 |
| Si-X vazebná energie (kJ / mol)[9] | 384 | 582 | 391 | 310 | 234 |
Použití
Chlorid křemičitý se používá jako meziprodukt při výrobě polykrystalický křemík, hyper čistá forma křemíku,[3] protože má bod varu vhodný pro čištění opakováním frakční destilace. Je snížena na trichlorsilan (HSiCl3) plynným vodíkem v hydrogenačním reaktoru a buď přímo použit v reaktoru Proces společnosti Siemens nebo dále snížena na silan (SiH4) a injekčně do a reaktor s fluidním ložem. Chlorid křemičitý se v obou těchto procesech znovu objevuje jako vedlejší produkt a recykluje se v hydrogenačním reaktoru. Epitaxe v plynné fázi redukce chloridu křemičitého vodíkem při přibližně 1250 ° C:
- SiCl
4(g) + 2 H
2(g) → Si (s) + 4 HCl(g) při 1250 ° C[10]
Vyrobený polykrystalický křemík používá ve velkém množství jako oplatky fotovoltaické průmysl pro konvenční solární články vyrobené z krystalický křemík a také polovodičovým průmyslem.
Chlorid křemičitý lze také hydrolyzovat na pyrogenní oxid křemičitý. Při výrobě optických vláken se používá vysoce čistý chlorid křemičitý. Tato jakost by neměla obsahovat vodík obsahující nečistoty, jako je trichlorsilan. Optická vlákna se vyrábějí pomocí postupů jako MCVD a OFD, při nichž se chlorid křemičitý oxiduje na čistý oxid křemičitý v přítomnosti kyslíku.
Otázky bezpečnosti a životního prostředí
V Číně bylo hlášeno znečištění z výroby chloridu křemičitého spojené se zvýšenou poptávkou po fotovoltaických článcích, která byla stimulována dotačními programy.[11] Bezpečnostní list uvádí, že je třeba „vyvarovat se veškerého kontaktu! Ve všech případech se poraďte s lékařem! ... vdechování způsobuje bolest v krku a pocit pálení“.[12]
Viz také
Reference
- ^ A b C P. W. Schenk (1963). "Fosfor (V) fluorid". V G. Brauer (ed.). Handbook of Preparative Anorganic Chemistry, 2. vyd. 1. NY, NY: Academic Press. str. 282–683.
- ^ A b Zumdahl, S. S. (2009). Chemické principy (6. vydání). Houghton Mifflin. p. A22. ISBN 978-0-618-94690-7.
- ^ A b Simmler, W. „Silicon Compounds, Anorganic“. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a24_001.
- ^ White, George Clifford (1986). Příručka chlorace (2. vyd.). New York: Van Nostrand Reinhold. 33–34. ISBN 0-442-29285-6.
- ^ Clugston, M .; Flemming, R. (2000). Pokročilá chemie. Oxford University Press. p. 342. ISBN 978-0199146338.
- ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemie prvků (2. vyd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- ^ A b Křemíkové sloučeniny, halogenidy křemíku. Collins, W .: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; John Wiley & Sons, Inc, 2001.
- ^ https://www.answers.com/Q/What_is_the_bond_length_of_t-H-H_bond
- ^ Ebsworth, E. A. V. In Těkavé křemíkové sloučeniny; Taube, H .; Maddock, A. G .; Anorganická chemie; Kniha Pergamon Press: New York, NY, 1963; Sv. 4.
- ^ Morgan, D. V .; Board, K. (1991). Úvod do polovodičové mikrotechnologie (2. vyd.). Chichester, West Sussex, Anglie: John Wiley & Sons. p. 23. ISBN 0471924784.
- ^ „Firmy solární energie nechávají v Číně odpad. The Washington Post. 9. března 2008.
- ^ „Mezinárodní karty chemické bezpečnosti Tetrachlorsilan“.