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甲硅烷
甲硅烷（英語：Silane），也稱甲矽烷、矽甲烷，化学式为SiH4，是一种硅烷；有时也被简称为硅烷（勿混淆）。它的结构与甲烷类似，只是用硅取代了甲烷中的碳。在室温下，硅烷是一种易燃的气体，在空气中，无需外加火源，硅烷就可以自燃。但是有学者认为，硅烷本身是很稳定的，在自然状态下，是以聚合物的状态存在的。在超过420摄氏度的环境下，硅烷会分解成硅和氢，因此硅烷可以被用来以薄膜沉積提纯硅，是半導體工業重要的特用電子級氣體之一[5]。
| 甲硅烷 | |||
|---|---|---|---|
| | |||
| IUPAC名 silicane | |||
| 别名 | 硅化氢 硅烷 | ||
| 识别 | |||
| CAS号 | 7803-62-5 | ||
| PubChem | 23953 | ||
| ChemSpider | 22393 | ||
| SMILES |
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| InChI |
| ||
| InChIKey | BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYAE | ||
| Gmelin | 273 | ||
| UN编号 | 2203 | ||
| ChEBI | 29389 | ||
| RTECS | VV1400000 | ||
| 性质 | |||
| 化学式 | SiH4 | ||
| 摩尔质量 | 32.12 g·mol⁻¹ | ||
| 外观 | 无色气体 | ||
| 密度 | 0.7 g/ml（液态） 1.313 g L−1（气态）[1] | ||
| 熔点 | −185 °C（88 K）（[1]） | ||
| 沸点 | −111.9 °C（161 K）（[1]） | ||
| 溶解性（水） | 缓慢水解[1] | ||
| 结构 | |||
| 分子构型 | 正四面体 Si-H键长 1.4798 Å[2] | ||
| 偶极矩 | 0 D | ||
| 热力学[3] | |||
| ΔfHm⦵298K | 34.31 kJ/mol | ||
| S⦵298K | 204.61 J/mol·K | ||
| 热容 | 42.81 J/mol·K | ||
| 危险性 | |||
| GHS危险性符号 | |||
| GHS提示词 | Danger | ||
| H-术语 | H220, H280 | ||
| P-术语 | P210, P222, P230, P280, P377, P381, P403, P410+403 | ||
| 主要危害 | 极易燃烧，在空气中自燃 | ||
| NFPA 704 | 4 2 3 | ||
| 爆炸極限 | 1.37–100% | ||
| PEL | 无[4] | ||
| 相关物质 | |||
| 相关氢化物 | 甲烷、甲锗烷 | ||
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
甲硅烷是在1857年由德国化学家Heinrich Buff和Friedrich Wöhler通过盐酸和硅化铝反应发现的。[6]
制备
工業上，多晶塊狀硅首先在摄氏200度置於流床反應器下化合：硅與通入的氯化氢形成三氯硅烷和氫氣。反應式如下：
- Si + 3 HCl → HSiCl3 + H2
將經過蒸餾純化的三氯化硅置於有催化劑的resinous bed反應器而產生歧化反應，形成硅烷和四氯化硅。反應式如下：
- 4 HSiCl3 → SiH4 + 3 SiCl4
安全
甲硅烷会在54 °C（129 °F）下自燃。[7]至今已有多起因甲硅烷泄漏导致的燃烧和爆炸引起的伤亡事故。[8][9][10]
相较于纯甲硅烷，经非活性气体（如氮气和氩气）稀释的甲硅烷暴露于空气时更容易燃烧，在純氮里只要加入1%的矽烷和就有可能引發爆炸。[11]
和甲烷不同，甲硅烷是剧毒，大鼠暴露于4小时的甲硅烷中的致死剂量（LC50）是0.96%（9,600 ppm）。另外，甲硅烷接触眼睛产生的硅酸会刺激眼睛。[12]
參見
參考資料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes 2011，第4.87頁.
- ^ Haynes 2011，第9.29頁.
- ^ Haynes 2011，第5.14頁.
- ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0556
- ^ (PDF). [2018-07-02]. （原始内容 (PDF)存档于2015-09-21）.
- ^ Mellor, J. W. "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry", vol. VI, Longmans, Green and Co. (1947), p. 216.
- ^ Silane MSDS 互联网档案馆的，存档日期2014-05-19.
- ^ Chen, J. R. Characteristics of fire and explosion in semiconductor fabrication processes. Process Safety Progress. 2002, 21 (1): 19–25. S2CID 110162337. doi:10.1002/prs.680210106.
- ^ Chen, J. R.; Tsai, H. Y.; Chen, S. K.; Pan, H. R.; Hu, S. C.; Shen, C. C.; Kuan, C. M.; Lee, Y. C. & Wu, C. C. Analysis of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2006, 25 (3): 237–244. S2CID 111176344. doi:10.1002/prs.10136.
- ^ Chang, Y. Y.; Peng, D. J.; Wu, H. C.; Tsaur, C. C.; Shen, C. C.; Tsai, H. Y. & Chen, J. R. Revisiting of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2007, 26 (2): 155–158. S2CID 110741985. doi:10.1002/prs.10194.
- ^ Kondo, S.; Tokuhashi, K.; Nagai, H.; Iwasaka, M. & Kaise, M. Spontaneous Ignition Limits of Silane and Phosphine. Combustion and Flame. 1995, 101 (1–2): 170–174. doi:10.1016/0010-2180(94)00175-R.
- ^ (PDF). vngas.com. 原始内容存档于2009-02-20.
延伸阅读
- Haynes, William M. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. CRC Press. 2011. ISBN 978-1439855119.
外部链接
- organofunctional silanes from Degussa AG （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- organofunctional silanes for building protection - water repellents - masonry protection - Graffiti Controll - sealer - easy to clean surface from Degussa AG （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- http://www.siridion.com （页面存档备份，存于互联网档案馆） chlorosilanes for telecommunication and electronic materials from Degussa