Silanos

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silanos
General
química fórmula	Si n H 2 n +2
Propiedades químicas
Solubilidad
• en agua	escasamente soluble
La seguridad
NFPA 704	cuatro cuatro una
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
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Los silanos (hidrógenos de silicio, hidruros de silicio) son compuestos de silicio con hidrógeno de fórmula general Si n H 2 n +2 .

Conseguir

El método más común de obtención es la descomposición de los siliciuros metálicos con ácidos . Por ejemplo, siliciuro de magnesio :

{\mathsf {Mg_{2}Si+4H^{+}\to 2Mg^{2+}+SiH_{4}\uparrow }}

Para la síntesis de monosilano , se utiliza la descomposición del trietoxisilano en presencia de sodio , a t = 80 °C:

{\mathsf {4SiH(OC_{2}H_{5})_{3}{\xrightarrow[{80\ ^{\circ }C}]{Na))SiH_{4}+3Si(OC_{ 2}H_{5})_{4}}},

o por la reacción de hidruro de litio y aluminio con tetracloruro de silicio :

{\displaystyle {\mathsf {LiAlH_{4}+SiCl_{4}\to SiH_{4}+LiCl+AlCl_{3))))

Propiedades físicas

Los silanos son similares en propiedades físicas a los hidrocarburos . El monosilano SiH 4 y el disilano Si 2 H 6 son gases incoloros con un olor desagradable, el trisilano Si 3 H 8 es un líquido incoloro, venenoso y volátil. Los miembros superiores de la serie homóloga son sólidos. Los silanos se disuelven en etanol , gasolina , organosilanos , CS 2 . Los silanos, boranos y alcanos tienen una estructura similar pero propiedades diferentes.

Propiedades químicas

Los silanos se encienden en el aire, el Si 2 H 6 explota al contacto con el aire. El más estable térmicamente es el monosilano (energía de enlace Si-H 364 kJ/mol).

Los silanos son extremadamente fáciles de oxidar. El monosilano puede encenderse espontáneamente en presencia de oxígeno . Dependiendo de las condiciones de reacción, el producto de oxidación es SiO 2 o sustancias intermedias:

{\mathsf {SiH_{4}+2O_{2}\to SiO_{2}+2H_{2}O)),\quad \Delta H_{298}^{\circ }=-1357~{\ texto{kJ}}

Los silanos son buenos agentes reductores, convierten KMnO 4 en MnO 2 , Hg (II) en Hg (I), Fe (III) en Fe (II), etc. Los silanos son estables en medios neutros y ácidos, pero se hidrolizan fácilmente incluso en presencia de las más mínimas trazas de iones OH - :

{\mathsf {SiH_{4}+4OH^{-}\to SiO_{4}^{4-}+4H_{2}\uparrow ))

{\mathsf {SiH_{4}+2H_{2}O\to SiO_{2}+4H_{2}\uparrow ))

{\mathsf {SiH_{4}+2NaOH+H_{2}O\to Na_{2}SiO_{3}+4H_{2}\uparrow ))

La reacción procede cuantitativamente y se puede utilizar para cuantificar el silano. Bajo la acción del álcali, también es posible la división del enlace Si-Si:

{\mathsf {Si_{2}H_{6}+6H_{2}O\to 3SiO_{2}+9H_{2}\uparrow }}

Los silanos reaccionan explosivamente con los halógenos y se forman haluros de silicio a bajas temperaturas.

El punto crítico del monosilano se alcanza aproximadamente a -4 °C y una presión de 50 atm.

Diferencias de los alcanos

Dado que los enlaces Si-Si y Si-H son más débiles que los enlaces C-C y C-H, los silanos difieren de los hidrocarburos en su menor estabilidad y mayor reactividad. La densidad, los puntos de ebullición y fusión de los silanos son más altos que los de los hidrocarburos correspondientes.

Diferencias de los boranos

Series homológicas e isomería

Serie homóloga de silanos (primeros 10 miembros)
monosilano	SiH4 _	SiH4 _
Disilán	SiH 3 - SiH 3	SiH2H6 _ _ _
trisilano	SiH 3 - SiH 2 - SiH 3	Si 3 H 8
tetrasilano	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 - SiH 3	Si 4 H 10
pentasilano	SiH 3 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3	Si 5 H 12
hexasilano	SiH 3 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3	Si 6 H 14
heptasilano	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3	Si 7 H 16
octasilano	SiH 3 - SiH 2 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 -SiH 3	Si 8 H 18
Nonasilane	SiH 3 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 - SiH 2 -SiH 3	Si 9 H 20
Decasilán	SiH 3 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 2 - SiH 2 -SiH 2 -SiH 3	Si 10 H 22

Debido a la baja estabilidad del enlace Si-Si , la estabilidad de los silanos disminuye con el aumento del número de átomos de silicio en la cadena. Por lo tanto, la serie homóloga de silanos está limitada a ocho miembros: el octasilano Si 8 H 18 es el silano conocido más alto.

Aplicación

El silicio de síntesis orgánica se utiliza en diversas reacciones (obtención de valiosos polímeros organosilícicos , etc.), como fuente de silicio puro para la industria microelectrónica. El monosilano se usa ampliamente en microelectrónica y se usa cada vez más en la fabricación de fotoconvertidores de película delgada y cristalinos a base de silicio, pantallas LCD , sustratos y capas tecnológicas de circuitos integrados. Básicamente, el monosilano se produce para la producción posterior de polisilicio ultrapuro , debido a que este método ha demostrado ser el más económicamente viable. Los silanos también se utilizan para unir una matriz orgánica y un relleno inorgánico ( dióxido de silicio ) en materiales compuestos: fibra de vidrio , basalto , materiales dentales .

Producción

A partir de 2008, la producción mundial de monosilano se estima en 24.000 toneladas.

3 empresas productoras de la mayor cantidad de monosilano en el mundo:

Grupo REC (EE. UU./Noruega) >50 % de cuota de mercado
Materiales electrónicos MEMC (EE. UU./Italia)
Evonik (anteriormente Degussa ) (Alemania)

Sin embargo, estas empresas producen monosilano para su propia producción de polisilicio . Solo una pequeña parte sale a la venta gratis.

Principales proveedores del mercado:

Literatura

B. D. Stepin, A. A. Tsvetkov. Química inorgánica: un libro de texto para universidades especializadas en química y tecnología química. - M. - ISBN 5-06-001740-0 .

Enlaces

Obtención de dióxido de silicio, siliciuro de magnesio y silano

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