Тетраетил ортосилікат

Тетраетил ортосилікат також відомий як тетраетоксисилан, скорочено ТЕОС — хімічна сполука з групи силанів. Етер ортосилікатної кислоти і етилового спирту з формулою Si(OC₂H₅)₄. ТЕОС це безбарвна рідина зі слабким ефірним (пряно-солодкуватим, дещо схожим зі спиртовим) запахом, розчиняється в інертних органічних розчинниках та воді, реагує з вищими спиртами.

Тетраетил ортосилікат
Небезпечність місцевості	tetraethyl orthosilicate exposured
Хімічна формула	C₈H₂₀O₄Si[1]
Канонічна формула SMILES	CCO[Si](OCC)(OCC)OCC[1]
Енергія іонізації	9,77 ± 0,01 електронвольт[2]
Густина	0,93 ± 0,01 г/см³[2]
Температура плавлення	−117 ± 1 ℉[2] і −85 °C[3]
Точка кипіння	336 ± 1 ℉[2]
Тиск насиченої пари	1 ± 1 mm Hg[2]
Температура спалаху	99 ± 0 ℉[2]
Ідентифікатор PGCH	0282
Часове середнє значення межі допустимого впливу	85 ± 1 mg/m³[2] і 850 ± 1 mg/m³[2]
IDLH	5964 ± 1 mg/m³[2]
Маса	3,5E−25 кг[1]
Тетраетил ортосилікат у Вікісховищі

Хімічні властивості

Молекула ТЕОС тетраедрична. Як і багато інших аналогів, він виготовляється безпосередньою реакцією тетрахлорсилану^[en] з етанолом: SiCl₄ + 4EtOH → Si(OEt)₄ + 4HCl, де Et — етилова група, C₂H₅, і EtOH — етанол, відповідно.

При реакції з водою в кислих або основних умовах він гідролізується до силанолів, які негайно конденсуються, утворюючи силікагель.

Si (OC₂H₅)₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4C₂H₅OH

Ця реакція гідролізу є прикладом процесу золь-гель, побічним продуктом якого є етанол. Реакція протікає через ряд реакцій конденсації, які перетворюють молекулу ТЕОС на мінералоподібну тверду речовину шляхом утворення зв'язків Si-O-Si. Швидкість цього перетворення чутлива до присутності кислот і основ, які служать каталізаторами. Яскравим прикладом є процес Штобера, що дозволяє утворювати монодисперсний та мезопористий діоксид кремнію^[4].

За підвищених температур (> 600 °C) ТЕОС перетворюється на діоксид кремнію: Si(OC₂H₅)₄ → SiO₂ + 2(C₂H₅)₂O

Летким копродуктом даного процесу є діетиловий етер.

ТЕОС не дуже чутливий до вологи, але має зберігатися в герметичних посудинах, щоб уникнути випадкового гідролізу.

За присутності води і водних розчинів мінеральних кислот відбувається гідроліз тетраетоксисилану з відщепленням етанолу і подальшою конденсацією гідроксипохідних. В залежності від умов гідролізу (температура, тип каталізатора, наявність органічного розчинника) утворення гелю може відбуватися з різною швидкістю.

За присутності різних спиртів (та іноді каталізатора) тетраетоксисилан здатний переетерифіковуватись, приєднуючи молекули спирту з відщеплюванням етанолу. Реакція переетерифікації є оборотною, тому для повноти проходження реакції переетерифікації етанол, як правило, відводиться самостійно або з відповідним азеотропним компонентом.

Застосування

Використовується в стоматології, ювелірній справі та технології кераміки як компонент форми при знятті зліпків.

Є основою для синтезу інших етерів ортосилікатної кислоти шляхом переетерифікації з паралельною відгонкою етилового спирту, що виділяється.

При синтезі кремнійорганічних полімерів застосовують як затверджувач.

Використовується як джерело діоксиду кремнію для синтезу деяких цеолітів^[5].

У виробництві аерогелю, при цьому використовують його реакційну здатність до утворення зв'язків Si-OR^[6].

Історично використовувався як добавка до ракетного палива на спиртовій основі для зменшення теплового потоку до стінки камери двигунів з регенеративним охолодженням більш ніж на 50 %^[7].

Інші застосування:

• Синтез поліетилсилоксанових рідин, отримання діоксиду кремнію особливої чистоти.
• Приготування високоефективних фосфоресцентних і флуоресцентних матеріалів.
• У вигляді гідролізованого продукту — добавка до фарб для підвищення їх адгезії до скла, атмосферо- і теплостійкості.
• У виробництві будівельних матеріалів — для обробки останніх з метою підвищення їх твердості, атмосферо- і водостійкості, поліпшення зовнішнього вигляду і зниження пористості.
• Як зшивний агент у силіконових полімерах та як попередник двоокису кремнію в напівпровідниковій промисловості^[8].
• Покриття для килимів та інших предметів.