甲硅烷
甲硅烷(英语:Silane),也称甲矽烷、硅甲烷,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积提纯硅,是半导体工业重要的特用电子级气体之一[5]。
甲硅烷 | |||
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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 |
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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 | |||
爆炸极限 | 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年由德国化学家海因里希·布夫(Heinrich Buff)和弗里德里希·维勒(Friedrich Wöhler)通过盐酸和硅化铝反应发现的。[6]
制备
编辑工业上,多晶块状硅首先在摄氏200度置于流床反应器下化合:硅与通入的氯化氢形成三氯硅烷和氢气。反应式如下:
将经过蒸馏纯化的三氯化硅置于有催化剂的resinous bed反应器而产生歧化反应,形成硅烷和四氯化硅。反应式如下:
安全
编辑甲硅烷会在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,在纯氮里只要加入1%的硅烷和就有可能引发爆炸。[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]
参见
编辑参考资料
编辑- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes 2011,第4.87页.
- ^ Haynes 2011,第9.29页.
- ^ Haynes 2011,第5.14页.
- ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0556. NIOSH.
- ^ 台灣特品化學公司 (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,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.
- ^ MSDS for silane (PDF). vngas.com. 原始内容存档于2009-02-20.
延伸阅读
编辑- Haynes, William M. (编). CRC Handbook of Chemistry and Physics 92nd. CRC Press. 2011. ISBN 978-1439855119.
外部链接
编辑- 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
- 以硅烷化合物制备多晶硅原料