Silany
Silany jsou nasycené chemické sloučeniny odpovídající vzorci SixHy. Patří mezi hydrosilany, sloučeniny obsahující vazby Si-H a jiné vazby Si-X. Atomy křemíku jsou v nich tetraedrické a vodíky jsou koncové. Všechny vazby Si–H a Si–Si jsou jednoduché. Délky vazeb jsou kolem 146 pm u Si–H bond a 233 pm u Si–Si. Strukturou se silany podobají alkanům, nejjednodušším z nich je silan, SiH4, analog methanu, disilan (Si2H6), je analogem ethanu. Jedná se převážně o oblast teoretického zájmu.[1]
Přehled editovat
Nejjednodušší jsou nerozvětvené izomery silanů, kde atomy křemíku tvoří přímý řetězec; často nazývané n-izomery. Řetězec však může být na jednom nebo více místech rozvětvený. Počet možných izomerů rychle roste s počtem křemíkových atomů. Homologickou řadu tvoří tyto sloučeniny:
- silan, SiH4 - jeden křemík a čtyři vodíky
- disilan, Si2H6 - dva křemíky a šest vodíků, podobný ethanu
- trisilan, Si3H8 - podobný propanu
- tetrasilan, Si4H10 - 4 křemíky a 10 vodíků, podobný butanu (jeden rozvětvený izomer: izotetrasilan, obdoba isobutanu)
- pentasilan, Si5H12 - dva izomery: izopentasilan a neopentasilan)
Názvy silanů se tvoří přidáním přípony -silan k odpovídající číselné předponě; například disilan Si2H6; trisilan Si3H8; tetrasilan Si4H10; pentasilan Si5H12. Jsou známy i pevné polymerní sloučeniny; pokud mají lineární řetězce a atomy vodíku nahrazené alkylovými nebo arylovými skupinami, označují se jako polysilany.
Nejjednodušším necyklickým chirálním silanem je 3-silylhexasilan, H3SiSiH2SiH(SiH3)SiH2SiH2SiH3.
Jsou známy i obdoby cykloalkanů, nazývané cyklosilany, SinH2n, n > 2.
| Silan | Vzorec | Teplota varu [°C] | Teplota tání [°C] | Hustota [g cm−3] (při 25 °C) |
|---|---|---|---|---|
| silan | SiH4 | −112 | −185 | plyn |
| disilan | Si2H6 | −14 | −132 | plyn |
| trisilan | Si3H8 | 53 | −117 | 0,743 |
| cyklotrisilan | Si3H6 | |||
| tetrasilan | Si4H10 | 108 | −90 | 0,793 |
| pentasilan | Si5H12 | 153 | −72,8 | 0,827 |
| cyklopentasilan | Si5H10 | 194 | −10,5 | 0,963 |
| hexasilan | Si6H14 | 193,6 | −44,7 | 0,847 |
Příprava editovat
První práce zabývající se přípravou a výrobou silanů vydali Alfred Stock a Carl Somiesky.[2] Monosilan a disilan již byly známy, ale v těchto pracích byly popsány i další členy řady SinH2n+2, až do 6 atomů Si. Také popsali tvorbu pevných polymerů.[3] Jeden ze způsobů přípravy spočíval v hydrolýze silicidů kovů; tímto způsobem vznikaly směsi silanů, které musely být oddělovány v hlubokém vakuu.[4][5][6]
Silany (SinH2n+2) jsou tepelně méně stabilní než alkany (CnH2n+2). Jsou náchylné k dehydrogenacím za vzniku vodíku a polysilanů. Z tohoto důvodu je izolace silanů vyšších než heptasilan obtížná.[7]
Silany lze připravovat Schlesingerovým procesem spočívajícím v reakci perchlorovaných silanů s hydridem lithnohlinitým.
Použití editovat
Významné využití má SiH4 v mikroelektronice. Pomocí organokovové epitaxe z plynné fáze se silan tepelným rozkladem přeměňuje na čistý křemík:
- SiH4 → Si + 2 H2
Bezpečnost editovat
Silan je ve směsi se vzduchem (1 až 98 % SiH4) výbušný; podobné výbušné směsi vytváří i vyšší silany. Lehčí kapalné silany jsou vysoce hořlavé; nebezpečnost se zvyšuje s délkou křemíkového řetězce.
Odkazy editovat
Reference editovat
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Binary silicon-hydrogen compounds na anglické Wikipedii.
- ↑ a b Šablona:Greenwood&Earnshaw2nd
- ↑ E. Wiberg, Alfred Stock and the Renaissance of Inorganic Chemistry," Pure Applied Chemistry, Vol. 49 (1977) pp. 691-700.
- ↑ J. W. Mellor, "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry," Vol. VI, Longman, Green and Co. (1947) pp. 223 - 227
- ↑ Hydrides of Boron and Silicon. Ithaca (USA) 1933
- ↑ A. Stock; P. Stiebeler; F. Zeidler. Siliciumwasserstoffe, XVI. Die höheren Siliciumhydride. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft B. 1923, s. 1695–1705. DOI 10.1002/cber.19230560735.
- ↑ P. W. Schenk. Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, 2nd Ed.. Příprava vydání G. Brauer. [s.l.]: Academic Press, 1963. DOI 10.1002/cber.19230560735. Kapitola Silanes SiH4 (Si2H6, Si3H8), s. 679–680.
- ↑ W. W. Porterfield "Inorganic Chemistry: A Unified Approach," Academic Press (1993) p. 219
Související články editovat
- Organokřemíkové sloučeniny, sloučeniny obsahující vazby mezi atomy uhlíku a křemíku
- Hydrosilany, větší skupina sloučenin, odpovídajících vzorci HmSiRn (m ≠ 0)
Externí odkazy editovat
Obrázky, zvuky či videa k tématu silany na Wikimedia Commons
