Меню Главная Случайная статья Настройки Силаны Материал из https://ru.wikipedia.org Силаны (кремневодороды, гидриды кремния) — соединения кремния с водородом общей формулы SinH2n+2. Содержание 1 Получение 2 Физические свойства 3 Химические свойства 4 Отличия от алканов 5 Гомологический ряд и изомерия 6 Применение 7 Производство 8 Литература 9 Ссылки 10 См. также Получение Наиболее распространённый способ получения — разложение кислотами силицидов металлов. Например, силицида магния: ${\displaystyle {\mathsf {Mg_{2}Si+4H^{+}\to 2Mg^{2+}+SiH_{4}\uparrow }}}$ Для синтеза моносилана используют разложение триэтоксисилана в присутствии натрия, при t = 80 °C: ${\displaystyle {\mathsf {4SiH(OC_{2}H_{5})_{3}{\xrightarrow[{80\ ^{\circ }C}]{Na}}SiH_{4}+3Si(OC_{2}H_{5})_{4}}},}$ либо реакцией алюмогидрида лития с тетрахлоридом кремния: ${\displaystyle {\mathsf {LiAlH_{4}+SiCl_{4}\to SiH_{4}+LiCl+AlCl_{3}}}}$ 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 аналогичную структуру, но разные свойства. Химические свойства Силаны воспламеняются на воздухе, Si2Н6 взрывается при контакте с воздухом. Наиболее термически устойчивым является моносилан (энергия связи SiH 364 кДж/моль). Силаны чрезвычайно легко окисляются. Моносилан в присутствии кислорода может самовозгораться. В зависимости от условий реакции, продуктом окисления является либо SiO2, либо промежуточные вещества: ${\displaystyle {\mathsf {SiH_{4}+2O_{2}\to SiO_{2}+2H_{2}O}},\quad \Delta H_{298}^{\circ }=-1357~{\text{кДж}}}$ Силаны являются хорошими восстановителями, они переводят КМnО4 в MnO2, Hg(II) в Hg(I), Fe(III) в Fe(II) и т. д. Силаны устойчивы в нейтральной и кислой средах, но легко гидролизуются даже в присутствии малейших следов ОН-ионов: ${\displaystyle {\mathsf {SiH_{4}+4OH^{-}\to SiO_{4}^{4-}+4H_{2}\uparrow }}}$ ${\displaystyle {\mathsf {SiH_{4}+2H_{2}O\to SiO_{2}+4H_{2}\uparrow }}}$ ${\displaystyle {\mathsf {SiH_{4}+2NaOH+H_{2}O\to Na_{2}SiO_{3}+4H_{2}\uparrow }}}$ Реакция протекает количественно и может использоваться для количественного определения силана. Под действием щёлочи возможно также расщепление связи SiSi: ${\displaystyle {\mathsf {Si_{2}H_{6}+4H_{2}O\to 2SiO_{2}+7H_{2}\uparrow }}}$ С галогенами силаны реагируют со взрывом, при низких температурах образуются галогениды кремния. Критическая точка моносилана достигается примерно при 4 °C и давлении 50 атм. Отличия оталканов Поскольку связи SiSi и SiH слабее связей CC и CH, силаны отличаются от углеводородов меньшей устойчивостью и повышенной реакционноспособностью. Плотность, температуры кипения и плавления силанов выше, чем у соответствующих углеводородов. Гомологический ряд и изомерия Гомологический ряд силанов (первые 10 членов) Моносилан SiH4 SiH4 Дисилан SiH3— SiH3 Si2H6 Трисилан SiH3— SiH2— SiH3 Si3H8 Тетрасилан SiH3— SiH2— SiH2— SiH3 Si4H10 Пентасилан SiH3— SiH2—SiH2—SiH2—SiH3 Si5H12 Гексасилан SiH3—SiH2—SiH2—SiH2—SiH2—SiH3 Si6H14 Гептасилан SiH3— SiH2— SiH2—SiH2—SiH2—SiH2—SiH3 Si7H16 Октасилан SiH3— SiH2— SiH2—SiH2—SiH2—SiH2—SiH2—SiH3 Si8H18 Нонасилан SiH3— SiH2—SiH2—SiH2— SiH2—SiH2—SiH2— SiH2—SiH3 Si9H20 Декасилан SiH3— SiH2—SiH2—SiH2— SiH2—SiH2—SiH2— SiH2—SiH2—SiH3 Si10H22 В связи с малой устойчивостью связи SiSi с увеличением числа атомов кремния в цепи устойчивость силанов падает. Поэтому гомологический ряд силанов ограничен восемью членами: октасилан Si8H18 является высшим известным силаном. Применение Применяют в различных реакциях кремнийорганического синтеза (получение ценных кремнийорганических полимеров и др.), как источник чистого кремния для микроэлектронной промышленности. Моносилан широко используется в микроэлектронике и получает всё большее применение при изготовлении кристаллических и тонкоплёночных фотопреобразователей на основе кремния, ЖК-экранов, подложек и технологических слоёв 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 материалах: стеклопластики, базальтопластики, стоматологические материалы. Производство По данным на 2008 год, мировое производство моносилана оценивается в 24000 тонн. 3 компании, производящие основное количество моносилана в мире: REC Group (США/Норвегия) >50 % рынка MEMC Electronic Materials (США/Италия) Evonik (ранее Degussa) (Германия) Однако эти компании производят моносилан для собственного производства поликремния. Лишь небольшая часть попадает в свободную продажу. Основные поставщики на рынок: Air Liquide Mitsui Chemicals Sodiff. Литература Б. Д. Степин, А. А. Цветков. Неорганическая химия: Учебник для химических и химико-технологических специальных вузов. — М. — ISBN 5-06-001740-0. Ссылки Получение диоксида кремния, силицида магния и силана См. также Кремнийорганические соединения