Διμεθυλοσιλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Διμεθυλοσιλάνιο
Dimethylsilane.svg
Γενικά
Όνομα IUPAC Διμεθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες (Μεθυλοσιλυλο)μεθάνιο
2-σιλαπροπάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C2H8Si
Μοριακή μάζα 60,1704 ± 0,0025 amu
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3SiH2CH3
Συντομογραφίες Me2SiH2
Αριθμός CAS 1111-74-6
SMILES C[SiH2]C
Αριθμός EINECS 214-184-7
Αριθμός UN 3161
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης 1
Αιθυλοσιλάνιο
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -150,2°C
Σημείο βρασμού -19,6°C
Πυκνότητα 680 kg/m³ (-80°C)
591 g/m³ (1 bar, -15°C)
2,73 kg/m³ (1.013 mbar, 0°C)
Διαλυτότητα
στο νερό
Υδρολύεται
Χημικές ιδιότητες
Ελάχιστη θερμοκρασία
ανάφλεξης
-30°C
Σημείο αυτανάφλεξης 205°C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg GHS-pictogram-bottle.svg
Εύφλεκτο
Φράσεις κινδύνου 12
Φράσεις ασφαλείας 9, 16, 29, 33
Κίνδυνοι κατά
NFPA 704

NFPA 704.svg

4
1
1
 
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το διμεθυλοσιλάνιο[1] (αγγλικά dimethylsilane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και πυρίτιο, με μοριακό τύπο C2H8Si, αν και συνήθως παριστάνεται από τους ημισυντακτικούς του τύπους, (CH3)2SiH2 και CH3SiH2CH3, ή ακόμη συντομογραφικά Me2SiH2. Είναι ένα αλκυλοσιλάνιο. Το χημικά καθαρό διμεθυλοσιλάνιο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι εύφλεκτο αέριο, που σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα. Χρησιμοποιείται για χημική απόθεση ατμών,[2] από τη βιομηχανία παραγωγής ημιαγωγών.

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Από τις παραπάνω ονομασίες:

  1. Η ονομασία «διμεθυλοσιλάνιο» προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί διυποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή δύο άτομα υδρογόνου έχουν αντικατασταθεί από δύο μεθύλια(CH3).
  2. Η ονομασία «(μεθυλοσιλυλο)μεθάνιο» δεύτερη προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή ένα άτομο υδρογόνου έχει αντικατασταθεί από μεθυλοσιλύλιο (CH3SiH2).
  3. Η ονομασία «2-σιλαπροπάνιο» προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», σύμφωνα με την οποία η ένωση θεωρείται προπάνιο (CH3CH2CH3) στο οποίο έχει αντικατασταθεί το άτομο άνθρακα (C) #2 από πυρίτιο (Si).

Ισομέρεια[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με βάση το μοριακό τύπο του, C2H8Si, έχει ένα ισομερές θέσης: το αιθυλοσιλάνιο.

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η δομή του ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του προπανίου. Ωστόσο οι δεσμοί C-Si και Si-H είναι πολωμένοι κατά την έννοια Cδ--Siδ+ και Siδ+-Hδ-, αντίστοιχα, γιατί το πυρίτιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (1,90 κατά Paouling) και από τον άνθρακα (2,55 κατά Paouling) και από το υδρογόνο (2,20 κατά Paouling).

Δεσμοί[3]
Δεσμός τύπος δεσμού ηλεκτρονική δομή Μήκος δεσμού Ιονισμός
C-H σ 2sp³-1s 107 pm 3% C- H+
C-Si σ 2sp³-3sp³ 188 pm 10,5% C- Si+
Si-H σ 3sp³-1s 143 pm 3% Si+ H-
Γωνίες
HCSi 109° 28'
CSiH 109° 28'
HCH 109° 28'
HSiH 109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[4]
C -0,195
H (Si-H) -0,03
H (C-H) +0,03
Si +0,27

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με διμεθυλοψευδάργυρο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διμεθυλοσιλάνιο μπορεί να παραχθεί σε ποσοτκή απόδοση με επίδραση διχλωροσιλανίου (SiH2Cl2) σε περίσσεια ατμών διμεθυλοψευδαργύρου [Zn(CH3)2].[5]

Mε αναγωγή διμεθυλοδιχλωροσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διμεθυλοσιλάνιο μπορεί να παραχθεί, επίσης, με αναγωγή διμεθυλοδιχλωροσιλανίου [(CH3)2SiCl2], με κάποιο κατάλληλο αναγωγικό μέσο, όπως το λιθιοαργιλιοϋδρίδιο (LiAlH4):

Με οργανομαγνησιακή ένωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2) παράγεται διμεθυλοσιλάνιο[6]:

Με μεθυλολίθιο και σιλυλενοδιχλωρίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2) παράγεται διμεθυλοσιλάνιο[7]:

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το διμεθυλοσιλάνιο έχει ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου.

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορα πυρηνόφιλα (Nu-) αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Si ή έναν από τους δεσμούς Si-H (πιο εύκολα). Οι μηχανισμοί που επικρατούν είναι οι SN2 και SNi. Στην πρώτη περίπτωση σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH3SiH3Nu]- με δομή τριγωνικής διπυραμίδας, αφού το πυρίτιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 3d τροχιακά του με υβριδισμό 3sp3d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης σε διμεθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:[8].

  • Με ANu συμβολίζεται πυρηνόφιλο αντιδραστήριο.
  • Ο ρόλος του BF3 είναι να σχηματίζει το ενδιάμεσο σύμπλοκο [ANu-BF3] και διευκολύνει την ενεργοποίηση του ANu.
  • Παραδείγματα:

Διμεθυλοσιλανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση νερού (H2O) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και διμεθυλοσιλανόλη

  • A = H, Nu = OH.

2. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στην αλκοόλη αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανόλη

  • A = R, Nu = OH.

Αλκοξυδιμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκοξυδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHOR]

  • A = R, Nu = OR.

Αλκινυλοδιμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και αλκινυλοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHC ≡ CR]

  • A = H, Nu = RC ≡ C.

Διμεθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και διμεθυλοκαρβαλκοξυσιλάνιο [(CH3)2SiHOOCR, εστέρας της διμεθυλοσιλανόλης]

  • A = R, Nu = RCOO.

Διμεθυλοσιλανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανονιτρίλιο

  • A = R, Nu = CN.

Αλκυλοδιμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και αλκυλοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHR]

  • A = Na, Nu = R.

Διμεθυλοσιλανοθειόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειόλης (RSH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στη θειόλη αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλανοθειόλη

  • A = R, Nu = SH.

Αλκυλοθειοδιμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και αλκυλοθειοδιμεθυλοσιλάνιο [(CH3)2SiHSR]

  • A = R, Nu = SR.

Διμεθυλοσιλιλαλογονίδιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκυλαλογονίδιου (RX) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο αλκάνιο (RH) και διμεθυλοσιλυλοχλωρίδιο [(CH3)2SiHΧ]

  • A = R, Nu = X.

Διμεθυλοσιλαναμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και διμεθυλοσιλαναμίνη:

  • A = H, Nu = NH2.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλοδιμεθυλοσιλαναμίνη [(CH32)SiHNHR]:

  • A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλοδιμεθυλοσιλαναμίνη [(CH3)2SiHNR2]:

  • A = Η, Nu = R2N.

Προσθήκη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Προσθήκη σε διπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθένιο δίνει διμεθυλοσιλυλαιθάνιο:

2. Προσθήκη σε τριπλούς δεσμούς. Π.χ. με αιθίνιο δίνει διμεθυλοσιλυλαιθένιο:

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο δίνει (2-βουτενυλο)διμεθυλοσιλάνιο:

4. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ισοκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με κυκλοπροπάνιο δίνει διμεθυλοπροπυλοσιλάνιο:

κυκλοπροπάνιο

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με οξιράνιο δίνει αιθοξυδιμεθυλοσιλάνιο[9]:

Ethylene oxide.svg

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε διμεθυλοσιλάνιο παράγεται μείγμα αιθυλομεθυλοσιλάνιου (CH3CH2SiH2CH3) και τριμεθυλοσιλάνιου [(CH3)3SiH)[10]:

Πηγές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
  • Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
  • SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
  • Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Gas Encyclopaedia, Air Liquide
  3. Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
  4. Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
  5. Alfred Stock, Carl Somieski: . In: . Band 52, Nr. 4, 12. April 1919, S. 695, doi:10.1002/cber.19190520410.
  6. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
  7. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3.
  8. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  9. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H-.
  10. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Dimethylsilan της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Dimethylsilane της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Diméthylsilane της Γαλλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).