Образование силана. Химические свойства силана

Изобретение может быть использовано в химической и электронной промышленности. Гидрид кремния - моносилан получают взаимодействием силицида магния с минеральными кислотами. Получение силицида магния осуществляют термическим взаимодействием смеси, включающей 1 мас. часть дисперсных частиц оксида кремния, до 10 мас. частей кремния и от 3,5 до 4 мас. частей кусковых фрагментов магния, при непрерывном перемешивании. Размер частиц оксида кремния не превышает 3 мм, а соотношение размера частиц оксида кремния и размера кусковых фрагментов магния равно 1:(10-20). Взаимодействие реагирующих компонентов в процессе перемешивания производят в температурном интервале 550-680°С. Предложенное изобретение позволяет расширить сырьевую базу получения моносилана и снизить себестоимость продукта. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к получению гидридов кремния, в том числе моносилана высокой чистоты, предназначенного для формирования полупроводниковых и диэлектрических слоев, синтеза кремнийорганических соединений, термического осаждения (диссоциации) поликристаллического кремния.

Известен способ получения гидридов кремния (моносилана) каталитическим диспропорционированием трихлорсилана (Пат. ФРГ №331165, от 13.10.83 г.), сущность которого заключается в каталитическом гидрировании (при температуре 400-500°С) дисперсного кремния и тетрахлорида кремния по реакции:

Si+2Н 2 +3SiCl 4 =4SiHCl 4

и последующей диссоциацией этого соединения по реакции:

4SiHCl 4 =SiH 4 +3SiCl 4

Существенным недостатком этого способа является наличие токсичного хлора, участвующего во всех реакциях, что резко ограничивает (по соображениям экологичности) производственное освоение этого метода.

Известен способ бесхлоридного получении гидридов кремния (Пат. № RU 2151099, от 20.06.2000 г., C01B 33/04), техническая сущность которого заключается в термическом (при t - 450-600°С) взаимодействии дисперсного кварцита с магнием в стехиометрическом соотношении, в присутствии солей алюминия, в потоке атомарного водорода, в тлеющем разряде. Однако полное восстановление двуокиси кремния до чистого кремния магнийтермическим методом, при стехиометрическом соотношении масс SiO 2 и Mg затруднительно, в связи с высокой скоростью реакции и значительным тепловыделением (~92 ккал/моль), при котором температура в реакционной зоне достигает значений свыше 3000°С, с испарением продуктов реакции, приводящим к неуправляемому взрыву. Введение инертной добавки - алюминиевой соли, предназначенной для компенсирования теплоты реакции, приводит к уменьшению вероятности прямого контакта частиц магния со всеми частицами кварцита, что вызывает локальное отклонение взаимодействующих реагентов от стехиометрии, с образованием силицида магния (Mg 2 Si), теплота образования которого ~19 ккал/моль. Образование этого соединения приводит к тому, что часть двуокиси кремния остается не восстановленной. Таким образом, полное магнийтермическое восстановление двуокиси кремния по условиям, приведенным в известном техническом решении, весьма затруднительно.

Известен способ получения гидридов кремния, применяемый японской фирмой Komatsu MFG CO LTD («Моносилан в технологии полупроводниковых материалов». Обзорная информация, серия «Элементорганические соединения и их применение», НИИЭТХИМ, Химическая промышленность, 1983 г.). Техническая сущность этого способа заключается в том, что на первой стадии посредством проводимой при температуре 500-600°С в нейтральной среде реакции образуется силицид магния:

Si+2Mg=Mg 2 Si+19 ккал/моль

На второй стадии силицид магния подвергается взаимодействию с минеральными кислотами или солями, с выделением газообразных гидридов кремния, например, по реакции кислотного гидролиза:

Mg 2 Si+2HCl=MgCl 2(Ж) +SiH 4(Г)

или ацедолиза силицида магния:

Mg 2 Si (T) +4NH 4 Cl (T) =2MgCl 2(T) +SiH 4(Г) +6NH 3(Г)

Указанный способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению и принят за прототип.

Существенным недостатком прототипа является то, что для получения кремния, отвечающего свойствам, применительным к его использованию в электронной или полупроводниковой технике (чистотой 99,9999%), применяется сырье в виде кремния, чистотой 98-99%, т.е. содержащее примеси. Это существенно снижает сырьевую базу, т.е. исключает возможность использования иных, кроме кремния, его соединений, например кварцита (SiO 2) или кремниевой кислоты (H 2 SiO 3).

Целью предлагаемого технического решения является расширение сырьевого обеспечения процесса путем создания возможности участия в реакции получения силицида магния (Mg 2 Si), широко распространенной в природе двуокиси кремния (SiO 2), кремнезема или кварцита, а также кремниевой кислоты (Н 2 SiO 3).

Указанный технический результат достигается путем введения в реакцию получения силицида магния из кремнийсодержащих соединений, в том числе SiO 2 и Н 2 SiO 3 , инертной по отношению к взаимодействующим компонентам добавки, не вносящей в общую реакцию дополнительные химические элементы. Такой добавкой в реакцию

SiO 2 +2Mg=2MgO+Si+92 ккал/моль

является дисперсный кремний. Добавка кремния необходима для рассеяния выделяемого при этой реакции тепла, без внесения дополнительных химических элементов, способных внеси «загрязнения» в конечный продукт.

Для снижения тепловыделения при одновременном взаимодействии частиц окиси кремния (кремниевой кислоты) с магнием последний вводится в реакцию в виде кусковых фрагментов, что препятствует полной объемной реакции, приводящей к взрыву, т.к. в восстановлении участвуют только те частицы двуокиси кремния, которые находятся в контакте с магниевым фрагментом. Для проведения полной, объемной реакции смесь частиц необходимо перемешивать для возобновления контактов магниевых кусковых фрагментов с новыми, ранее не прореагировавшими частицами кремниевых оксидов. Перемешивание может производиться, например, во вращающихся или качающихся реакторах. Процесс перемешивания, как весь процесс реакции в целом проводится до полного исчезновения («съедания») кусковых фрагментов магния.

Массы реагирующих компонентов должны соответствовать соотношению:

До 10:(3,5÷4,0), т.к. теплоемкость кремния в температурном диапазоне 0-1000°С равна величине 3,58 кал/моль×град, то для полной компенсации тепловой энергии 92 ккал/моль, выделяемой при стехиометрической, магнийтермической реакции восстановления двуокиси кремния, необходима дополнительная добавка до 20 молей чистого дисперсного кремния или до 10 весовых частей (масса одного моля SiO 2 ~ в два раза больше моля Si). Масса добавленных частиц кремния является балластной и не участвует в конечной реакции получения гидридов кремния при взаимодействии смеси с минеральными кислотами и солями. Этот кремний является технологическим оборотным сырьем предлагаемого способа получения силанов.

Добавка 3,5-4 частей магния обоснована тем, что 1,5-2 части магния необходимы для восстановления кремния из его двуокиси по реакции:

SiO 2 +2Mg=2MgO+Si,

добавка еще двух частей магния необходима для образования силицида магния из восстановленного кремния по реакции Si+2Mg=Mg 2 Si.

Максимальный размер частиц двуокиси кремния 3 мм и соотношение размеров последних с размерами кусковых фрагментов магния:

определялось опытным путем, из соображений минимизации выделяемого при реакции восстановления тепла, для оптимизации времени проведения магнийтермической реакции. Взаимодействие магния с частицами двуокиси кремния размером свыше 3 мм приводит к локальному мини-взрыву. Размер кусковых фрагментов магния менее десятикратного размера двуокиси кремния также приводит к мини-взрыву из-за большой поверхности межчастичного взаимодействия и незначительному теплопоглощению для образования силицида магния. Более чем двадцатикратное увеличение размеров кусковых фрагментов магния по отношению к частицам двуокиси кремния приводит к необоснованному увеличению общего времени реакции.

Температурный интервал проведения реакции синтеза силицида магния 550-680°С обоснован тем, что увеличение общей массы реагирующих компонентов по сравнению со стехиометрическим соотношением приводит к необходимости увеличения интенсивности нагрева, а также созданию возможности изменения агрегатного состояния магниевых фрагментов до плавления. Это приводит к снижению себестоимости процесса за счет снижения цены на магниевое сырье. Рыночная цена отливок магния составляет величину 80-90 руб./кг, цена дисперсного магния (в том числе магниевой стружки) - 400-600 руб. кг. В заданном температурном диапазоне кусковой магний расплавляется (t плав =620°С) за счет внешнего нагрева и тепловыделения и равномерно распределяется в зоне реакции.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна». Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень». Сущность изобретения поясняется примером практической реализации способа.

Пример практической реализации

Предлагаемое техническое решение конкретно осуществлялось при получении гидридов кремния методом кислотного гидролиза в соляной кислоте смеси кремния и силицида магния:

Смесь кремния и силицида магния предварительно получена при прокалке в среде водорода следующих компонентов:

Si+SiO 2 +4Mg=2MgO+Mg 2 Si+Si

(в предыдущей реакции не показана реакция растворения окиси магния, образующейся при магнийтермическом восстановлении двуокиси кремния по реакции ). Размер частиц кремния и двуокиси кремния не превышал 1 мм, а размер фрагментов магния не превышал 2,5 мм. Реакция проводилась при температуре 650°С во вращающейся печи с нихромовым нагревателем. Скорость вращения печи составляла 5 об/мин. Навеска шихты реакции включала следующие компоненты: двуокись кремния 2 кг, дисперсный кремний 20 кг, кусковой магний 8 кг. Время прокалки 2 часа. В результате реакции, проведенной с указанными параметрами, получена смесь Mg 2 Si и Si с соотношением компонентов 1:4. Остаточной двуокиси кремния в реакции (в остатке, после проведения кислотного гидролиза) не обнаружено. Указанный пример реализации подтверждает соответствие заявленного способа условию «изобретательский уровень»

1. Способ получения гидрида кремния - моносилана из силицида магния, полученного при термическом взаимодействии дисперсного кремния с активным магнием в инертной среде, с последующим взаимодействием этого соединения с минеральными кислотами, отличающийся тем, что получение силицида магния осуществляют путем термического взаимодействия смеси, включающий 1 мас.ч. дисперсных частиц оксида кремния, до 10 мас.ч. кремния и от 3,5 до 4 мас.ч. кусковых фрагментов магния, при непрерывном перемешивании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц оксида кремния не превышает 3 мм, а соотношение размеров частиц оксида кремния к размеру кусковых фрагментов магния равно 1:(10-20).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие реагирующих компонентов в процессе перемешивания производят в температурном интервале 550-680°С.

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой чистоты и низкой стоимости, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения (электроника, солнечная энергетика).

Изобретение относится к способам разделения смесей летучих веществ в процессах химической технологии и может быть использовано для разделения смесей хлорсиланов, гидридов, фторидов, органических продуктов и других продуктов с выделением целевого продукта.

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой степени чистоты, пригодного для формирования тонкопленочных полупроводниковых изделий, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения (полупроводниковая техника, солнечная энергетика).

Изобретение относится к технологии получения силана для изготовления особо чистого полупроводникового кремния, используемого в силовой электронике, а также кремниевых пластин для производства сверхбольших интегральных схем и для формирования различных кремнийсодержащих слоев и пленочных покрытий в микроэлектронике.

Термические превращения Моносилан является наиболее устойчивым из силанов. Он начинает заметно разлагаться на кремний и водород при температуре -380 С. Выше 500 С разложение идет с очень большой скоростью. Водород, образующийся по реакции, тормозит разложение; но реакция не прекращается. SiH4 = SiH2 + H2 SiH2 = Si + H2 При температурах 300 С и выше силан частично превращается в дисилан и трисилан .. Моносилан воспламеняется на воздухе даже при -180 С. Чистый силан можно смешать в определенном соотношении с воздухом или кислородом при температуре 523 К и атмосферном давлении без взрыва, в случае если эти смеси лежат за пределами верхнего и нижнего пределов воспламенения. При других условиях, особенно в присутствии высших силанов, наблюдается самовоспламенение или взрыв.

В процессе сгорания моносилана исходя из количества кислорода и температуры получаются SiO, Si02, производные кремниевой кислоты. Взаимодействие с водой Впервые взаимодействие силана с водой и водными растворами кислот и щелочей было изучено в работах.Чистая вода в кварцевых сосудах не разлагает силан, но малейшие следы щелочи (достаточно щелочи, извлекаемой водой из стекла) ускоряют разложение. Гидролиз протекает весьма быстро и приводит к отщеплению всего водорода, связанного с кремнием: SiH4 + 2H20 = Si02 + 4H2 SiH4 + 2NaOH + Н20 =Na2Si03 + 4Н2 Гидролиз силана катализируется также и кислотами, но не так энергично, как щелочами. Следы влаги в сочетании с достаточно активными поверхностями (к примеру, баллонов для хранения силана) реагируют с избытком моносилана практически полностью с образованием силоксанов и водорода по уравнению: 2SiH4+H20 = (H3Si)20+2H2 Взаимодействие с галогенами, галогенпроизводными и некоторыми другими веществами.

Галогены реагируют с силаном очень энергично, со взрывом. При низких температурах реакцию можно проводить с регулируемой скоростью. Хлористый водород при атмосферном давлении в отсутствии катализаторов не реагирует с силаном даже при повышенной температуре. В присутствии катализаторов, к примеру, хлорида алюминия, реакция гладко протекает уже при комнатной температуре и приводит к образованию хлорзамещенных силанов. SiH4 + HCl = SiH3Cl + H2

SiH4 + 2НС1 = SiH2Cl2 + H2 и т.д. С фосфином силан реагирует при температуре выше 400 С с образованием SiH3PH2 и малых количеств SiH2(PH2)2, PH(SiH3)2 и Si2P, аналогичные производные получены и с арсином. Взаимодействие с органическими соединениями.

С предельными углеводородами силан не взаимодействует до 600 С. Олефины, к примеру этилен, присоединяются к силану при 460-510 С и атмосферном давлении. Основными продуктами реакции являются моно- и диалкилсиланы. При 100 С реакция идет только под давлением. При обычных условиях взаимодействие наблюдается при облучении ультрафиолетовым светом. В результате термического взаимодействия ацетилена с силаном образуется немного винилсилана, но главным продуктом реакции является этинилдивинилсилан. В результате фотохимической реакции получается, главным образом, винил силан.

Сегодня в литературе описаны десятки способов получения моносилана. Не все из них нашли промышленное развитие. К промышленным методам получения силана относятся: 1. Разложение силицидов металлов. 2. Восстановление галогенидов кремния гидридами металлов. 3. Каталитическое диспропорционирование триалкоксисилана. 4. Каталитическое диспропорционирование трихлорсилана. Разложение силицидов металлов Для получения силана по реакции разложения силицидов металлов, наиболее подходящим исходным сырьём является силицид магния. Уравнение реакции данного метода получения силана выглядит следующим образом: Mg2Si + 4Н20 = SiH4 + 2Mg(OH)2 Суммарный выход силанов по кремнию, содержащемуся в силициде, составляет 25-30 %. Из них по данным 37 % - Sibi,; 30 % - Si2H6; 15 % - Si3H8 и 10 % - Si io; остальные - жидкие силаны Si5Hi2 и Si6H14, а также твердые состава (SiHi, . При взаимодействии силицида магния с бромидом аммония в среде жидкого аммиака, выход силанов повышается до 70-80 % (SiH4 - 97,2 % и Si2H6-2,8%): Mg2Si + 4NH4Br = 2MgBr2 + SiH4 + 4NH3 . В силане, указано присутствие более 20 примесных веществ, среди которых гомологи силана до Si8Hi8, лёгкие углеводороды, аммиак, бензол, толуол, хлористый водород. Восстановление галогенидов кремния гидридами металлов. Этот способ является удобным, так как реакция идёт при обычных температурах и атмосферном давлении и почти с количественным выходом. Полученный силан не загрязнён примесью высших силанов.

Гидриды кремния, так называемые силаны, образуют гомологический ряд , аналогичный ряду насыщенных алифатических углеводородов, но отличающийся неустойчивостью полисилановых цепей -Si-Si-. Силан SiН4 - наиболее устойчивый первый представитель всего гомологического ряда; только при температуре красного каления он разлагается на кремний и водород. Дисилан Si2H6 разлагается при нагревании выше 3000 на силан и твердый полимер; гексасилан Si6H14, являющийся наивысшим известным членом гомологического ряда, медленно разлагается уже при нормальной температуре. Все силаны обладают характерным запахом и сильно ядовиты.

Основной схемой их получения является взаимодействие Mg2Si с соляной кислотой. Фракционированием образующейся смеси бывают получены соответствующие кремневодороды. Существуют и другие методы получения силанов. К примеру, восстановлением галоидсиланов гидридом лития или алюмогидридом лития, а также восстановлением галоидсиланов водородом в присутствии АIСl3

SiН 3 СI + H2->SiН4 + HCI. В противоположность очень инертным углеводородам силаны являются чрезвычайно реакционноспособными соединениями. Важным свойством, которым силаны отличаются от углеводородов, является легкость гидролиза связи Si-H в присутствии щелочных катализаторов. Гидролиз протекает весьма быстро, и данный процесс можно изобразить следующим образом:

SiH4 + 2H2О→SiО2 + 4Н2

SiH4 + 2NaOH + H2О→Nа2SiOз + 4Н2.

При каталитическом действии щелочи на высшие силаны происходит разрыв связи Si-Si

Н3Si-SiН3 + 6H2О→3SiО2 + 10H2.

Со свободными галоидами они реагируют аналогично углеводородам, последовательно обменивая на галоид один атом водорода за другим. С галоидводородами в присутствии катализатора (АIСl3) идет подобная же, но не имеющая себе аналогичной в химии углеводорода, реакция обмена водорода на галоид

SiН4 + HCI→H2 + SiН3СI.

Трихлорсилан SiН3СI должна быть получен прямым синтезом из Si и HCI при повышенной температуре.

С концентрированной серной кислотой силаны не реагируют.

Соединения с его участием применяются для защиты металла.

Моносилан - бинарное неорганическое соединение кремния и водорода с формулой SiH4, бесцветный газ с неприятным запахом, самовоспламеняется на воздухе, реагирует с водой, ядовит

Химические свойства силана - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Химические свойства силана" 2017, 2018.

Термические превращения Моносилан является наиболее устойчивым из силанов. Он начинает заметно разлагаться на кремний и водород при температуре -380 С. Выше 500 С разложение идет с очень большой скоростью. Водород, образующийся по реакции, тормозит разложение; но реакция не прекращается. SiH4 = SiH2 + H2 SiH2 = Si + H2 При температурах 300 С и выше силан частично превращается в дисилан и трисилан .. Моносилан воспламеняется на воздухе даже при -180 С. Чистый силан можно смешать в определенном соотношении с воздухом или кислородом при температуре 523 К и атмосферном давлении без взрыва, если эти смеси лежат за пределами верхнего и нижнего пределов воспламенения. При других условиях, особенно в присутствии высших силанов, наблюдается самовоспламенение или взрыв.

В процессе сгорания моносилана в зависимости от количества кислорода и температуры получаются SiO, Si02, производные кремниевой кислоты. Взаимодействие с водой Впервые взаимодействие силана с водой и водными растворами кислот и щелочей было изучено в работах.Чистая вода в кварцевых сосудах не разлагает силан, но малейшие следы щелочи (достаточно щелочи, извлекаемой водой из стекла) ускоряют разложение. Гидролиз протекает весьма быстро и приводит к отщеплению всего водорода, связанного с кремнием: SiH4 + 2H20 = Si02 + 4H2 SiH4 + 2NaOH + Н20 =Na2Si03 + 4Н2 Гидролиз силана катализируется также и кислотами, но не так энергично, как щелочами. Следы влаги в сочетании с достаточно активными поверхностями (например, баллонов для хранения силана) реагируют с избытком моносилана практически полностью с образованием силоксанов и водорода по уравнению: 2SiH4+H20 = (H3Si)20+2H2 Взаимодействие с галогенами, галогенпроизводными и некоторыми другими веществами.

Галогены реагируют с силаном очень энергично, со взрывом. При низких температурах реакцию можно проводить с регулируемой скоростью. Хлористый водород при атмосферном давлении в отсутствии катализаторов не реагирует с силаном даже при повышенной температуре. В присутствии катализаторов, например, хлорида алюминия, реакция гладко протекает уже при комнатной температуре и приводит к образованию хлорзамещенных силанов. SiH4 + HCl = SiH3Cl + H2

С предельными углеводородами силан не взаимодействует до 600 С. Олефины, например этилен, присоединяются к силану при 460-510 С и атмосферном давлении. Основными продуктами реакции являются моно- и диалкилсиланы. При 100 С реакция идет только под давлением. При обычных условиях взаимодействие наблюдается при облучении ультрафиолетовым светом. В результате термического взаимодействия ацетилена с силаном образуется немного винилсилана, но главным продуктом реакции является этинилдивинилсилан. В результате фотохимической реакции получается, главным образом, винил силан.

В настоящее время в литературе описаны десятки способов получения моносилана. Не все из них нашли промышленное развитие. К промышленным методам получения силана относятся: 1. Разложение силицидов металлов. 2. Восстановление галогенидов кремния гидридами металлов. 3. Каталитическое диспропорционирование триалкоксисилана. 4. Каталитическое диспропорционирование трихлорсилана. Разложение силицидов металлов Для получения силана по реакции разложения силицидов металлов, наиболее подходящим исходным сырьём является силицид магния. Уравнение реакции данного метода получения силана выглядит следующим образом: Mg2Si + 4Н20 = SiH4 + 2Mg(OH)2 Суммарный выход силанов по кремнию, содержащемуся в силициде, составляет 25-30 %. Из них по данным 37 % - Sibi,; 30 % - Si2H6; 15 % - Si3H8 и 10 % - Si io; остальные - жидкие силаны Si5Hi2 и Si6H14, а также твердые состава (SiHi, . При взаимодействии силицида магния с бромидом аммония в среде жидкого аммиака, выход силанов повышается до 70-80 % (SiH4 - 97,2 % и Si2H6-2,8%): Mg2Si + 4NH4Br = 2MgBr2 + SiH4 + 4NH3 . В силане, указано присутствие более 20 примесных веществ, среди которых гомологи силана до Si8Hi8, лёгкие углеводороды, аммиак, бензол, толуол, хлористый водород. Восстановление галогенидов кремния гидридами металлов. Этот способ является удобным, так как реакция идёт при обычных температурах и атмосферном давлении и почти с количественным выходом. Полученный силан не загрязнён примесью высших силанов.

Основной схемой их получения является взаимодействие Mg2Si с соляной кислотой. Фракционированием образующейся смеси могут быть получены соответствующие кремневодороды. Существуют и другие методы получения силанов. Например, восстановлением галоидсиланов гидридом лития или алюмогидридом лития, а также восстановлением галоидсиланов водородом в присутствии АIСl3

SiН 3 СI + H2->SiН4 + HCI. В противоположность очень инертным углеводородам силаны являются чрезвычайно реакционноспособными соединениями. Важным свойством, которым силаны отличаются от углеводородов, является легкость гидролиза связи Si-H в присутствии щелочных катализаторов. Гидролиз протекает весьма быстро, и этот процесс можно изобразить следующим образом:

SiH4 + 2H2О→SiО2 + 4Н2

SiH4 + 2NaOH + H2О→Nа2SiOз + 4Н2.

При каталитическом действии щелочи на высшие силаны происходит разрыв связи Si-Si

Н3Si-SiН3 + 6H2О→3SiО2 + 10H2.

SiН4 + HCI→H2 + SiН3СI.

Трихлорсилан SiН3СI может быть получен прямым синтезом из Si и HCI при повышенной температуре.

С концентрированной серной кислотой силаны не реагируют.

Соединения с его участием применяются для защиты металла.

Другие названия: силан, водородистый кремний, гидрид кремния.

Моносилан - неорганическое соединение с химической формулой SiH 4 . Бесцветный, очень реакционноспособный, воспламеняющийся на воздухе газ.

Физические свойства

Химические свойства и методы получения

Способы получения:

Взаимодействие хлорида кремния(IV) и тетрагидридоалюмината лития .

Химические свойства:

Начинает разлагаться выше 400 °С .

Хранение

Газ можно хранить в сосудах со смазанными кранами при комнатной температуре без разложения в течение нескольких месяцев. Силан практически нерастворим в вакуумной смазке. Однако следует отметить, что краны, уплотненные силиконовой смазкой, после длительного стояния открываются с трудом. Хранение значительных количеств силана следует осуществлять в специальных стальных баллонах со специальным вентилем; материалом, пригодным для изготовления баллонов, является сплав 40Mn - 4 сталь.

Список использованной литературы

Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7.
Гофман У. , Рюдорф В., Хаас А., Шенк П. В., Губер Ф., Шмайсер М., Баудлер М., Бехер Х.-Й., Дёнгес Э., Шмидбаур Х., Эрлих П., Зайферт Х. И. Руководство по неорганическому синтезу: В 6-ти томах. Т.3. Пер. с. нем./Под ред. Г. Брауэра. - М.: Мир, 1985. - 392 с., ил. [с. 715-717]

Диоксид кремния – бесцветное кристаллическое вещество, обладающее высокой прочностью и твердостью. Формула SiO2.

Свойства:

температура плавления 1713 – 1728 °C
взаимодействует с основными оксидами и щелочами (при нагревании)
принадлежит к группе кислотных оксидов
растворим в плавиковой кислоте
является стеклообразующим оксидом (склонен к образованию переохлажденного расплава – стекла)
диэлектрик (эл. ток не проводит)
не реагирует с водой
прочен

Применение:

изготовление стекла, бетонных изделий, керамики, кремнеземистых огнеупоров, кремния, резины и пр.
электроника, радиоэлектроника, ультразвуковые приборы
аморфный непористый диоксид кремния используется в пищевой промышленности (E551), фармацевтической и парафармацевтической промышленности.
волоконно-оптические кабели

Получение диоксида кремния

Понадобится:

жидкое стекло (силикат натрия);
кислота (серная, хлороводородная или азотная);
вода;
сода.

Наливаем в стакан силикат натрия и добавляем кислоту.

При добавлении кислоты сразу начинает образовываться осадок диоксида кремния. Кислоту добавляем пока не образуется достаточного количества диоксида кремния.

В другом стакане разводим 5% раствор соды и помещаем туда полученный осадок. Таким образом, мы избавимся от остатка кислоты.
После, диоксид кремния необходимо промыть несколько раз чистой водой, чтобы избавится от остатков соды.

После промывки фильтруем осадок через бумажный фильтр.

Силицид магния – неорганическое бинарное соединение магния и кремния. Формула Mg2Si.

Свойства:

термически устойчив
температура плавления 1102 °C
молярная масса 76.7 г/моль
плотность 1.988 г/см3
гидролизуется водой
разлагаем в кислотах

Применение:

получение газа силана

Получение силицида магния

Понадобится:

диоксид кремния;
магний (прошкообразный).

Измельчаем в ступке диоксид кремния.

Смешиваем 4 г., диоксида кремния и 6 г., магния. Если у вас порошок магния черного цвета, то необходимо перетереть его в ступке с диоксидом кремния.

Насыпаем смесь в закрепленную на штативе пробирку и нагреваем газовой горелкой.
Важно! Все компоненты до нагревания должны быть хорошо просушены! Если в смеси будет присутствовать даже небольшое количество влаги, то при реакции начнет выделяться селан, который в последующем воспламениться.

Под воздействием высокой температуры в пробирке начинает образовываться силицид магния (вещество темного цвета).

Отделяем части пробирки от порошка.

Силан – пирофорный газ. Формула SiH4.

Свойства:

молярная масса 32.12 г/моль
состояние газообразное
бесцветен
ядовит
воспламеняется при контакте с воздухом
легко окисляем
устойчив в нейтральной и кислотной среде
растворяется в бензине, эталоне
плотность 0.001342 г/см3
температура плавления – 185 °C
температура кипения – 112 °C
температура разложения 500 °C

Применение:

при реакциях органического синтеза (получение ценных кремнийорганических полимеров и др.)
микроэлектроника
получение сверхчистого поликремния
связь между органической матрицей и неорганическим наполнителем в композиционных стоматологических материалах