Меню Главная Случайная статья Настройки Хлорид кремния(IV) Материал из https://ru.wikipedia.org Хлорид кремния(IV) (тетрахлорид кремния, четырёххлористый кремний, тетрахлорсилан) — бинарное неорганическое соединение кремния и хлора с формулой SiCl4, один из хлоридов кремния. При стандартных условиях представляет собой бесцветную летучую жидкость, дымящуюся на влажном воздухе. Соединение используется для производства кремния и диоксида кремния с высокой степенью чистоты для коммерческого применения. Содержание 1 Получение 2 Химические свойства 2.1 Гидролиз и схожие реакции 2.2 Образование хлорангидридов поликремния 2.3 Электрофильное замещение 3 Применение 4 Опасность и токсичность 5 Примечания Получение Тетрахлорид кремния обычно получают хлорированием различных соединений кремния, таких как ферросилиций, карбид кремния или смеси диоксида кремния и углерода. Способ получения из ферросилиция является наиболее распространённым в промышленности[3]. ${\displaystyle {\ce {2Fe3Si2 + 15Cl2->[t] 2FeCl3 + 4FeCl2 + 4SiCl4 ^}}}$ Поскольку тетрахлорид кремния достаточно летучий, он легко отделяется при высокой температуре от смеси хлоридов железа. В лаборатории тетрахлорид кремния можно получить, пропуская хлор над чистым размельчённым кремнием при температуре свыше 600 : ${\displaystyle {\ce {Si + 2Cl2->[t] SiCl4 ^}}}$ Именно таким способом его впервые получил Якоб Берцелиус в 1823 году[4]. Однако в данном процессе также образуются гомологичные соединения, такие как Si3Cl8 (октахлортрисилан) и Si2Cl6 (гексахлордисилан) и другие, которые можно разделить с помощью фракционной перегонки. Химические свойства Гидролиз и схожие реакции Тетрахлорид кремния очень бурно реагирует с водой с выделением большого количества тепла, поэтому даже при контакте со слегка влажным воздухом наблюдается дымление: ${\displaystyle {\ce {x SiCl4 + y H2O -> xSiO2*(y-z)H2O + zHCl}}}$ Выделяющиеся пары концентрированной соляной кислоты обладают коррозионными свойствами и сильно раздражают кожу и дыхательные пути, а выделяющиеся гидраты оксида кремния(IV) в виде аэрозоля создают задымление. Примечательно, что гомологичное углеродистое соединение CCl4 (четырёххлористый углерод) не подвергается гидролизу в аналогичных условиях. Со спиртами реагирует с образованием тетраалкилоксисиланов: ${\displaystyle {\ce {SiCl4 + 4ROH -> Si(OR)4 + 4HCl}}}$ Образование хлорангидридов поликремния При достаточно высоких температурах образуются гомологи тетрахлорида кремния: ${\displaystyle {\ce {2SiCl4 + Si -> Si3Cl8}}}$ Фактически само хлорирование кремния сопровождается образованием гексахлордисилана Si2Cl6 и других производных. Ряд соединений, содержащих до шести атомов кремния в цепи, можно выделить из образующейся смеси с помощью фракционной перегонки. Электрофильное замещение Тетрахлорид кремния является классическим электрофильным соединением. Он образует различные кремнийорганические соединения при реакции с реактивами Гриньяра и другими литийорганическими соединениями: ${\displaystyle {\ce {SiCl4 + 4RLi -> R4Si + 4LiCl}}}$ Восстановление алкилсилана гидридами приводит к образованию моносилана: ${\displaystyle {\ce {R4Si + 4H- X^+ -> SiH4 + 4XR}}}$ Применение Тетрахлорид кремния используется в качестве промежуточного продукта при производстве поликристаллического кремния (поликремния) и сверхчистого кремния[3], поскольку он имеет температуру кипения, удобную для высокой очистки путём многократной фракционной перегонки. После перегонки его обычно восстанавливают сначала до трихлорсилана (HSiCl3) газообразным водородом (гидрирование) или непосредственно используют в процессе Сименса, либо дополнительно восстанавливают до силана (SiH4) и вводят в реактор с псевдоожиженным слоем. Получаемый таким способом поликремний в больших количествах используется в фотоэлектронной промышленности в качестве пластин для обычных солнечных элементов, изготовленных из кристаллического кремния, а также в полупроводниковой промышленности. Тетрахлорид кремния также можно использовать для получения коллоидного диоксида кремния. С этой целью тетрахлорид кремния высокой чистоты используется при производстве оптических волокон для оптоволоконных кабелей. В таком случае тетрахлорид кремния не должен содержать водородсодержащих примесей, таких как трихлорсилан. Оптические волокна изготавливаются в таких процессах, где тетрахлорид кремния окисляется до чистого оксида кремния(IV) под действием кислорода. Тетрахлорид кремния используют в качестве сырья для изготовления кварцевого стекла. Опасность и токсичность Хотя сам четырёххлористый кремний является негорючим и термически стойким веществом, он чрезвычайно бурно реагирует с водой с образованием опасных высококонцентрированных паров соляной кислоты. Поэтому пары четырёххлористого кремния очень сильно раздражают верхние дыхательные пути и слизистые оболочки. ПДК в рабочей зоне — 1 мг/м3; ЛД50 на крысах (ингаляция) — 102 мг/кг. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 тетрахлорид кремния относится ко II классу опасности. Примечания David R. Lide, Jr. Basic laboratory and industrial chemicals (англ.): A CRC quick reference handbook — CRC Press, 1993. — ISBN 978-0-8493-4498-5 CRC Handbook of Chemistry and Physics (англ.) / David R. Lide, Jr. — 78 — United States: CRC Press, 1997. — P. 6—203. — ISBN 978-0-8493-0478-1 1 2 Walter Simmler. Silicon Compounds, Inorganic (англ.) // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry / Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. — Weinheim, Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2000-06-15. — ISBN 978-3-527-30673-2. — doi:10.1002/14356007.a24_001.. Архивировано 30 октября 2022 года. Jns Jakob Berzelius [Йёнс Якоб Берцелиус]. Underskning af flusspatssyran och dess mrkvrdigaste freningar [Исследование плавиковой кислоты и её наиболее важных соединений]. — Stockholm [Стокгольм]: Kongliga Vetenskapsakademiens Nya Handlingar [Новые труды Королевской академии наук], 1824. — С. 57—58. — 509 с. Архивировано 24 апреля 2023 года.