Μεθυλοσιλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Πήδηση στην πλοήγηση Πήδηση στην αναζήτηση
Μεθυλοσιλάνιο
Methylsilane.svg
Methylsilane-3D-balls.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Μεθυλοσιλάνιο
Άλλες ονομασίες Σιλυλομεθάνιο
Σιλαιθάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος CSiH6
Μοριακή μάζα 46,1438 ± 0,0015 amu[1]
Σύντομος
συντακτικός τύπος
CH3SiH3
Συντομογραφίες MeSiH3
Αριθμός CAS 992-94-9
SMILES C[SiH3]
InChI 1S/CH6Si/c1-2/h1-2H3
Αριθμός EINECS 213-598-5
Αριθμός UN 3161
PubChem CID 70434
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -156,8°C
Σημείο βρασμού -57,5°C
Κρίσιμη θερμοκρασία 79,3°C
Κρίσιμη πίεση 4,37 MPa
Πυκνότητα 2,076 kg/m³
628 kg/m³ (υγρό στους -57,5 °C)
Διαλυτότητα
στο νερό
Υδρολύεται
Τάση ατμών 13,043 bar (20 °C)
Εμφάνιση Άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
Σημείο αυτανάφλεξης 160°C
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg Hazard X.svg
Πολύ εύφλεκτο (F+)
Βλαβερό (X)
Φράσεις κινδύνου 12, 14, 20/21
Φράσεις ασφαλείας 16, 24, 26
36/37/39
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το μεθυλοσιλάνιο[2] (αγγλικά methylsilane) είναι οργανική χημική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και πυρίτιο, με μοριακό τύπο CH6Si, αν και συνήθως παριστάνεται από τον ημισυντακτικό του τύπο, CH3SiH3, ή ακόμη και συντομογραφικά MeSiH3. Είναι το απλούστερο οργανικό σιλάνιο. Πιο συγκεκριμένα, ανήκει στην ομόλογη σειρά των αλκυλο(μονο)σιλανίων, που έχουν γενικό τύπο CvH2v+4Si. Το χημικά καθαρό μεθυλοσιλάνιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι εύφλεκτο, άχρωμο και με ήπια δυσάρεστη οσμή αέριο, που μπορεί να υγροποιηθεί και με συμπίεση (στην κανονική θερμοκρασία, όπως και το υγραέριο), εφόσον έχει κρίσιμη θερμοκρασία 79,3°C (>25°C).

Ονοματολογία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Η ονομασία μεθυλοσιλάνιο προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή σιλάνιο, ένα άτομο υδρογόνου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από μεθύλιο (-CH3).
  2. Η ονομασία σιλυλομεθάνιο προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο μεθάνιο (CH4), δηλαδή μεθάνιο, ένα άτομο υδρογόνου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από σιλύλιο (-SiH3).
  3. Τέλος, η ονομασία σιλαιθάνιο προκύπτει από την «ονοματολογία αντικαταστάσεως», δηλαδή η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο αιθάνιο (CH3CH3), δηλαδή αιθάνιο στο οποίο έχει αντικατασταθεί ένα άτομο άνθρακα (C) από ένα άτομο πυρίτιου (Si).

Δομή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η μοριακή δομή του μεθυλοσιλανίου ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του αιθανίου. 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]
H (Si-H) -0,03
C -0,195
H (C-H) +0,03
Si +0,195

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με οργανομεταλλικές ενώσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση μεθυλομαγνησιοϊωδίδιου (CH3MgI) σε χλωροσιλάνιο (SiH3Cl) παράγεται μεθυλοσιλάνιο[5]:

2. Με επίδραση μεθυλολιθίου (CH3Li) σε χλωροσιλάνιο (SiH3Cl) παράγεται μεθυλοσιλάνιο[6]:

3. Με επίδραση χλωροσιλανίου (SiH3Cl) σε διμεθυλοψευδάργυρο [Zn(CH3)2], παράγεται μεθυλοσιλάνιο:[7]

Με αναγωγή μεθυλοτριχλωροσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αναγωγή μεθυλοτριχλωροσιλανίου (CH3SiCl3) από λιθιοαργιλιοϋδριδίο (LiAlH4), παράγεται μεθυλοσιλάνιο:

Με δυσαναλογοποίηση διαιθοξυμεθυλοσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με αντίδραση δυσαναλογοποίησης διαιθοξυμεθυλοσιλανίου CH3SiH(OCH2CH3)2, παράγεται μεθυλοσιλάνιο:

Με μεθυλένιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε σιλάνιο (SiH4) παράγεται μεθυλοσιλάνιο[8]:

Με καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενοσιλανίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με καταλυτική υδρογόνωση μεθυλενοσιλάνιου (CH2=SiH2) παράγεται μεθυλοσιλάνιο[9]:

Φυσικοχημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθυλοσιλάνιο είναι ένα εξαιρετικά εύφλεκτο (με ελάχιστη θερμοκρασια ανάφλεξης ≤ -30 ° C) και άχρωμο αέριο με δυσάρεστη οσμή. Είναι βαρύτερο από τον αέρα (με σχετική πυκνότητα 1,606). Σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα, με ελάχιστη περιεκτικότητα ανάφλεξης 1,3% και μέγιστη περιεκτικότητα ανάφλεξης 88,9% κατ' όγκο. Μάλιστα, τα μείγματα αυτά αυτοαναφλέγονται. Θερμοδιασπάται.

Είναι αδιάλυτο στο νερό, αν και υδρολύεται. Είναι, όμως, ευδιάλυστο στην αιθανόλη (|EtOH|) και στο διαιθυλαιθέρα (|Et2O|).

Χημική συμπεριφορά και παράγωγα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το μεθυλοσιλάνιο έχει (σχετικά) ισχυρές αναγωγικές ιδιότητες, καθώς συνδυάζει τη συμπεριφορά καρβιδίου με εκείνη υδριδίου.

Θερμική διάσπαση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η θερμική διάσπαση του μεθυλοσιλανίου αξιοποιείται πρακτικά για την παραγωγή στρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου (SiC):

Αντίδραση με αλογόνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αντιδρά με αλογόνα, όπως για παράδειγμα το χλώριο (Cl2):

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Διάφορα πυρηνόφιλα αντιδραστήρια, διασπούν, ανάλογα με τις συνθήκες, το δεσμό C-Si ή έναν από τους τρεις (3) δεσμούς Si-H (πιο εύκολα). Ο μηχανισμός που επικρατεί είναι ο SN2. Στην περίπτωση της διάσπασης ενός από τους δεσμούς Si-H σχηματίζεται ενδιάμεσο ασταθές προϊόν γενικού τύπου [CH3SiH3Nu]-, με δομή τριγωνικής διπυραμίδας[10], αφού το πυρίτιο μπορεί να αξιοποιεί και τα 3d τροχιακά του, με υβριδισμό 3sp³d. Η γενική μορφή της πυρηνόφιλης υποκατάστασης υδρογόνου σε μεθυλοσιλάνιο είναι η ακόλουθη:[11].

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

Μεθυλοσιλανόλη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νερού (H2O) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλοσιλανόλη:

  • A = H, Nu = OH.

Αλκοξυμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αλκοόλης (ROH) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και (αλκοξυμεθυλο)σιλάνιο:

  • A = H, Nu = OR.

2. Με επίδραση αιθέρα (ROR) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον αιθέρα αλκάνιο (RH) και (αλκοξυμεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2OR)

  • A = R, Nu = OR.

Αλκινυλομεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση αλκινίων (RC ≡ CH) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και (αλκινυλομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2C ≡ CR):

  • A = H, Nu = RC ≡ C.

Καρβαλκοξυμεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση εστέρα (RCOOR) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στον εστέρα αλκάνιο (RH) και (καρβαλκοξυμεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2OOCR, εστέρας της μεθυλοσιλανόλης):

  • A = R, Nu = RCOO.

Μεθυλοσιλανονιτρίλιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση νιτριλίων (RCN) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο νιτρίλιο αλκάνιο (RH) και (κυανομεθυλο)σιλάνιο:

  • A = R, Nu = CN.

Αλκυλομεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση οργανομεταλλικών ενώσεων (π.χ RNa) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο υδρίδιο (π.χ. NaH) και (αλκυλομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2R):

  • A = Na, Nu = R.

Αλκυλοθειομεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση θειόλης (RSH) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και (αλκυλοθειομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2SR):

  • A = H, Nu = SR.

2. Με επίδραση θειαιθέρα (RSR) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται το αντίστοιχο στο θειαιθέρα αλκάνιο (RH) και (αλκυλοθειομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2SR):

  • A = R, Nu = SR.

Αλομεθυλοσιλάνιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση υδραλογόνου (RX) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και (αλομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2Χ):

  • A = H, Nu = X.

2. Το μεθυλοσιλάνιο μπορεί να ανάγει αλαλκάνια (RX) σε αλκάνια (RH), συμπαράγοντας παράγοντας (αλομεθυλο)σιλάνιο (CH3SiH2Χ)[11]:

  • A = R, Nu = X.

Μεθυλοσιλαναμίνες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

1. Με επίδραση αμμωνίας (NH3) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και μεθυλοσιλαναμίνη:

  • A = H, Nu = NH2.

2. Με επίδραση πρωτοταγούς αμίνης (RNH2) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν-αλκυλο(μεθυλοσιλυλ)αμίνη (CH3SiH2NHR):

  • A = Η, Nu = RNH.

3. Με επίδραση δευτεροταγούς αμίνης (R2NH) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται υδρογόνο και Ν,N-διαλκυλο(μεθυλοσιλυλ)αμίνη (CH3SiH2NR2):

  • A = Η, Nu = R2N.
  • Όπου τα δυο (2) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.

4. Με επίδραση τριτοταγούς αμίνης (R3N) σε μεθυλοσιλάνιο παράγεται αλκάνιο (RH) και Ν,N-διαλκυλο(μεθυλοσιλυλ)αμίνη (CH3SiH2NR2):

  • A = R, Nu = R2N.
  • Όπου τα τρία (3) αλκύλια R, όχι απαραίτητα ίδια.

Προσθήκη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  • Η προσθήκη μεθυλοσιλανίου γίνεται κατά την έννοια CH3SiH2δ+-Hδ-.

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

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

3. Προσθήκη σε συζηγείς διπλούς δεσμούς. Π.χ. με 1,3-βουταδιένιο με 1,4-προαθήκη δίνει (2-βουτενυλο)μεθυλοσιλάνιο:

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

κυκλοπροπάνιο

5. Προσθήκη σε ενώσεις με τριμελείς ή τετραμελείς ετεροκυκλικούς δακτυλίους. Π.χ. με εποξυαιθάνιο δίνει αιθοξυμεθυλοσιλάνιο[12]:

Ethylene oxide.svg

Παρεμβολή μεθυλενίου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση μεθυλενίου ([:CH2]) σε μεθυλοσιλάνιο παράγονται σχεδόν ισομοριακές ποσότητες αιθυλοσιλάνιου (CH3CH2SiH3) και διμεθυλοσιλάνιου (CH3SiH2CH3)[8]:

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στη βιομηχανία ηλεκτρονικών, το μεθυλοσιλάνιο χρησιμοποιήθηκε στην απομάκρυνση των ανεπιθύμητων προσμίξεων γερμανίου από στρώματα καρβιδίου του πυριτίου (SiC), με χημική επιταξία φάσης ατμών.

Χρησιμοποιήθηκε επίσης ως πρόδρομη ύλη για την απόθεση στρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου, για την κατασκευή σύνθετων υλικών, όπως και στη διεργασία παραγωγής φωτοανθεκτικών και άλλων ημιγωγικών υλικών.

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
  • Δικτυακός τόπος Praxair.
  • Δικτυακός τόπος Air liquid
  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.

Παρατηρήσεις, υποσημειώσεις και αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Διαδικτυακός τόπος ChemSpider
  2. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  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. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 267, §11.4Α.
  6. SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999, σελ. 42, §4.3.
  7. Alfred Stock, Carl Somieski: . In: . Band 52, Nr. 4, 12. April 1919, S. 695, doi:10.1002/cber.19190520410.
  8. 8,0 8,1 Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 155, §6.7.3.
  9. Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 156, §6.8.6., προσαρμογή για μεθυλενοσιλάνιο.
  10. Δηλαδή δύο (2) πυραμίδες με κοινή βάση.
  11. 11,0 11,1 Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
  12. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη: Χημεία Ετεροχημικών Ενώσεων, Θεσσαλονίκη 1985, §2.1., σελ. 16-17, εφαρμογή γενικής αντίδρασης για Nu = H-.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Methylsilan 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 Methylsilane 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 Méthylsilane της Γαλλικής 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 Метилсилан της Ρωσικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).