Топ питань
Часова шкала
Чат
Перспективи
Хлорид кремнію(IV)
хімічна сполука З Вікіпедії, вільної енциклопедії
Remove ads
Хлори́д кре́мнію(IV) (тетрахлорид кремнію, чотирихлористий кремній, тетрахлорсилан) — бінарна неорганічна сполука кремнію і хлору з формулою , один із хлоридів кремнію[ru]. За стандартних умов — безбарвна летка рідина, що димиться на вологому повітрі. Використовують для виробництва кремнію та діоксиду кремнію високого ступеня чистоти для комерційного застосування.
![{\displaystyle {\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/df0c98c1fe928a5c152cac04048e605a0d2b76bc)
Remove ads
Отримання
Узагальнити
Перспектива
Тетрахлорид кремнію зазвичай отримують хлоруванням різних сполук кремнію, таких як феросиліцій, карбід кремнію або суміші діоксиду кремнію та вуглецю. Найпоширеніший у промисловості спосіб — отримання з феросиліцію:[3]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {Fe} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {Si} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}15\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}2\,\mathrm {FeCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}4\,\mathrm {FeCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}4\,\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\uparrow {}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/71d267e1ea0e055b607f435ce3f7673e163a62f3)
Оскільки тетрахлорид кремнію досить леткий, за високої температури він легко відокремлюється від суміші хлоридів заліза.
У лабораторії тетрахлорид кремнію можна отримати, пропускаючи хлор над чистим подрібненим кремнієм за температури понад 600 ℃:
![{\displaystyle {\mathrm {Si} {}+{}2\,\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\xrightarrow {\mathrm {t} } } {}\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\uparrow {}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1220afd8c2db5245076487d99d096f5581758fb2)
Саме в такий спосіб його вперше отримав 1823 року Якоб Берцеліус.[4] Однак у цьому процесі також утворюються гомологічні сполуки, такі як (октахлортрисилан) та (гексахлордисилан) та інші, які можна розділити за допомогою фракційної перегонки.
![{\displaystyle {\mathrm {Si} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{8}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8d4e1f4201bc381b4fb3f0e3f4ac62206c3de760)
![{\displaystyle {\mathrm {Si} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{6}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4b95d2fa5b7d18173f604a047553b0d389a475ef)
Remove ads
Хімічні властивості
Узагальнити
Перспектива
Гідроліз та схожі реакції
Тетрахлорид кремнію дуже бурхливо реагує з водою з виділенням великої кількості тепла, тому навіть при контакті зі злегка вологим повітрям спостерігається димлення:
![{\displaystyle {x\,\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}y\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}\mathrel {\longrightarrow } {}x\,\mathrm {SiO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\,{\cdot }\,(y{\text{-}}\mathrm {z} )\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}z\,\mathrm {HCl} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bd7c835106e04870932f887e74fdec36bab71085)
Виділені випари концентрованої лоридної кислоти мають корозійні властивості і сильно подразнюють шкіру та дихальні шляхи, а гідрати оксиду кремнію(IV) у вигляді аерозолю створюють задимлення.
Примітно, що гомологічна вуглецева сполука (чотирихлористий вуглець) не піддається гідролізу за аналогічних умов.
![{\displaystyle {\mathrm {CCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3b9cd1521cc121d5c15dd359bc1a667654a4e740)
Зі спиртами реагує з утворенням тетраалкілоксисиланів:
![{\displaystyle {\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}4\,\mathrm {ROH} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Si} (\mathrm {OR} ){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}4\,\mathrm {HCl} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d32d851dc11716a8a8c24d1e0e34891b73b73413)
Утворення хлорангідридів полікремнію
За досить високих температур утворюються гомологи тетрахлориду кремнію:
![{\displaystyle {2\,\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}\mathrm {Si} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {Si} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {Cl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{8}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8def670a9d8cce05abe4e53996bd1bfd789c243e)
Фактично хлорування кремнію супроводжується утворенням гексахлордисилану та інших похідних. За допомогою фракційної перегонки з утвореної суміші можна виділити ряд сполук, що містять до шести атомів кремнію в ланцюгу.
Електрофільне заміщення
Тетрахлорид кремнію — класична електрофільна сполука. Він утворює різні кремнійорганічні сполуки при реакції з реактивами Гріньяра та іншими літійорганічними сполуками:
![{\displaystyle {\mathrm {SiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}4\,\mathrm {RLi} {}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {Si} {}+{}4\,\mathrm {LiCl} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/585d899322b86a30851e59878ae27bfd638d2cd2)
Відновлення алкілсилану гідридами призводить до утворення моносилану:
![{\displaystyle {\mathrm {R} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}\mathrm {Si} {}+{}4\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}^{-}~\mathrm {X} {\vphantom {A}}^{+}{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {SiH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}{}+{}4\,\mathrm {XR} }}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/0490ab09dcf1a986a9936088df85a7992da2d6d7)
Remove ads
Застосування
Узагальнити
Перспектива
Тетрахлорид кремнію використовують як проміжний продукт при виробництві полікристалічного кремнію (полікремнію) і надчистого кремнію,[3] оскільки він має температуру кипіння, зручну для високого очищення багаторазовою фракційною перегонкою. Після перегонки його зазвичай відновлюють спочатку до трихлорсилану () газоподібним воднем (гідрування) чи безпосередньо використовують у процесі Сіменса, або додатково відновлюють до силану () і вводять у реактор із псевдозрідженим шаром.
![{\displaystyle {\mathrm {HSiCl} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c3d356f21baa9df0c39a8e7757e2662b2b064ad6)
![{\displaystyle {\mathrm {SiH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{4}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5d45e8d2432e6dc9c65345245306015ca304981d)
Отриманий у такий спосіб полікремній у великих кількостях використовують у фотоелектронній промисловості як пластини для звичайних сонячних елементів, виготовлених із кристалічного кремнію, а також у напівпровідниковій промисловості.
Тетрахлорид кремнію також можна використовувати для отримання колоїдного діоксиду кремнію. З цією метою тетрахлорид кремнію високої чистоти використовують при виробництві оптичних волокон для оптоволоконних кабелів. У такому випадку він не повинен містити водневмісних домішок, таких як трихлорсилан. Оптичні волокна виготовляються у таких процесах, де тетрахлорид кремнію під дією кисню окислюється до чистого оксиду кремнію(IV).
Тетрахлорид кремнію використовують як сировину для виготовлення кварцового скла.
Небезпека та токсичність
Хоча сам чотирихлористий кремній — негорюча та термічно стійка речовина, він надзвичайно бурхливо реагує з водою з утворенням небезпечних висококонцентрованих випарів хлоридної кислоти, які дуже подразнюють верхні дихальні шляхи та слизові оболонки.
ГДК в робочій зоні — 1 мг/м³; ЛД50 на щурах (інгаляція) — 102 мг/кг. Згідно з ГОСТ 12.1.007-76 тетрахлорид кремнію відноситься до II класу небезпеки.
Remove ads
Примітки
Wikiwand - on
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Remove ads