Χλωροσιλάνιο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
Χλωροσιλάνιο
Chlorosilane-2D-stereo.png
Chlorosilane-3D-vdW.png
Γενικά
Όνομα IUPAC Χλωροσιλάνιο
Άλλες ονομασίες Σιλυλοχλωρίδιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος SiH3Cl
Μοριακή μάζα 66,56 amu
Συντομογραφίες CS (= ChloroSilane)
Αριθμός CAS 13465-78-6
SMILES Cl[SiH3]
InChI 1S/ClH3Si/c1-2/h2H3
PubChem CID 61622
ChemSpider ID 55530
Δομή
Μοριακή γεωμετρία τετραεδρική
Φυσικές ιδιότητες
Διαλυτότητα
σε άλλους διαλύτες
Διαλυτό σε
Διαιθυλαιθέρα
THF
Τάση ατμών 3,32·10-8
Εμφάνιση Στερεό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Hazard F.svg
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Το χλωροσιλάνιο[1] (αγγλική γλώσσα:chlorosilane) είναι ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει πυρίτιο, υδρογόνο και χλώριο, με μοριακό τύπο SiH3Cl. Είναι ένα από τα απλούστερα αλοσιλάνια. Ο όρος χλωροσιλάνιο επεκτείνεται και πέραν της «μητρικής» ένωσης, και αναφέρεται, επίσης, και σε μια ευρύτερη ομάδα «θυγατρικών» σιλανίων, ανόργανων και οργανικών, που περιέχουν έναν τουλάχιστον δεσμό Si-Cl.

Σύνθεση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα χλωροσιλάνια παράγονται με τη μέθοδο Μύλλερ-Ρότσοου (Müller-Rochow process), που περιλαμβάνει την επίδραση πυριτίου (Si) σε υδροχλώριο (HCl), σε αυξημένες θερμοκρασίες, παρουσία χαλκού ως καταλύτη. Η απλουστευμένη («ιδανική») στοιχειομετρική εξίσωση της μεθόδου είναι:

Με αυτήν τη μέθοδο το κύριο προϊόν είναι το τριχλωροσιλάνιο (SiHCl3), αλλά συμπαράγονται επίσης διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2) και τετραχλωροπυρίτιο (SiCl4), ως παραπροϊόντα. Η διεργασία ανακαλύφθηκε ανεξάρτητα από τους Ευτζέν Ρότσουου (Eugene G. Rochow) και Ρίτσαρντ Μύλλερ (Richard Müller) το 1940. Το χλωροσιλάνιο μπορεί να παραχθεί με επίδραση υδροχλωρίου (HCl) ή κάποιου μονοχλωραλκανίου (RCl) σε σιλάνιο (SiH4)[2]:


ή

  • Παράγονται και άλλα χλωροσιλάνια, ως παραπροϊόντα.

Χημεία[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όλα τα χλωροσιλάνια υδρολύονται, παράγοντας υδροχλώριο και τις αντίστοιχες σιλανόλες. Η υδρόλυση του μητρικού χλωροσιλανίου αποδίδεται με την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:

Οι τελευταίες σχηματίζουν σταδιακά μια στερεή επιφάνεια μονοξειδίου του πυριτίου (SiO) ή θα αντιδράσουν με άλλα ισοδύναμα χλωροσιλανίου ή σιλανόλης. Σε ακόμη μεταγενέστερες φάσεις, θα σχηματιστούν δεσμοί της μορφής -Si-O-Si-, ανάλογοι με τους αιθερικούς δεσμούς στις οργανικές ενώσεις, και ταυτόσημοι με τους δεσμούς στο διοξείδιο του πυριτίου (SiO2). Η μητρική σιλανόλη παράγει τελικά, δισιλοξείδιο:

Εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τα τετραχλωροπυρίτιο (SiCl4) και τριχλωροσιλάνιο (HSiCl3) είναι ενδιάμεσες ενώσεις για την παραγωγή του πυριτίου ηλεκτρονικού βαθμού καθαρότητας για τη βιομηχανία ημιαγωγών. Τα χλωροσιλάνια που παίρνονται από ακατέργαστο πυρίτιο καθαρίζονται με τεχνικές κλασματικής απόσταξης και έπειτα ανάγονται με υδρογόνο για να δώσουν πυρίτιο με καθαρότητα 99,999999999%.

Τα οργανικά χλωροσιλάνια χρησιμοποιούνται συχνά ως επικαλύψεις για επιφάνειες πυριτίου και γυαλιού και στη παραγωγή πολυμερών σιλικονών (πολυσιλοξάνια). Αν και τα φαινυλικά χλωροσιλάνια και πολλά άλλα μπορούν να χρησιμοποιηθούν, τα μεθυλοσιλοξάνια παράγονται σε μεγαλύτερες ποσότητες.

Τα μεθυλοσιλοξάνια έχουν μία μέχρι τρεις μεθυλομάδες. Στην περίπτωση του διχλωροδιμεθυλοσιλάνιου, δύο άτομα χλωρίου είναι διαθέσιμα, έτσι ώστε η αντίδραση με περίσσεια νερού να παράξει μια γραμμική αλυσίδα με δεσμούς παρόμοιους με αιθέρα μεταξύ των ατόμων πυριτίου. Όπως στα πολυαιθέρες, αυτοί οι εύκαμπτοι δεσμοί παράγουν ένα ελαστικό πολυμερές, το πολυδιμέθυλοσιλοξάνιο (PDMS). Το τριχλωρομεθυλοσιλάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επάγει διακλάδωση και διασταυρώσεις σε μόρια PDMS, ενώ το χλωροτριμεθυλοσιλάνιο χρησιμεύει για να κλείσει τις αλυσίδες του σκελετού, περιορίζοντας τη μοριακή μάζα.

Άλλα είδη σχηματισμού οξέος, ειδικά τα αιθανικό, μπορεί να αντικαταστήσει το χλώριο στη σύνθεση σιλικονών με μικρή διαφορά στη χημεία του τελικού προϊόντος. Αυτές οι αναλογίες των χλωροσιλανίων είναι αρκετά συχνές στα μονωτικά και τις κόλλες που απευθύνονται σε καταναλωτές και ως πρόδρομα για σιλικόνες ιατρικής χρήσης, λόγω της μειωμένης τοξικότητας τους.

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  2. Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα Chloramine 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 Monochlorsilan της Γερμανικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).