一氫化矽

化合物

一氫化矽(英語:Silylidyne)化學式為SiH,是一種自由基,發現於恆星以及固體表面單原子層中的物質,並推測在星際空間中也可能存在SiH。SiH可以通過實驗方法獲得,在低氫氣分壓條件下,用電弧轟擊矽即可在表面生成SiH[1]

一氫化矽
IUPAC名
Silylidyne
系統名
λ1-矽烷
λ1-silane
別名 一氫化矽自由基
識別
CAS號 13774-94-2  checkY
PubChem 6432086
ChemSpider 4937345
SMILES
 
  • [SiH]
Gmelin 254
ChEBI 30580
性質
化學式 HSi
摩爾質量 29.09 g·mol−1
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

矽表面生成

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氫氟酸清洗固體晶體矽,即可在表面生成矽的氫化物層,當加熱至750 K時,這些氫化層會分解成SiH[2]。另一種在矽表面包裹一層氫化物層的方法是與原子氫或熱SiH4反應生成.[3]。只有在矽表面(111)晶面上才會生成純的SiH,其他晶面則會產生其他二氫以及三氫化矽基團[3]

注意

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不要把一氫化矽(次甲矽基自由基)SiH與次甲矽基≡SiH混淆,≡SiH包含一個三鍵,且氫原子可以被其他基團取代形成龐大的化合家族。已知其可作為配體

自然分佈

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1933年,在一個太陽黑子中首次注意到SiH,這是SiH在太空中首次被發現。隨後又在太陽圓面、光球層和較冷恆星上發現。M型S型蒭藁變星可能會發射SiH特徵譜線。在更冷的棕矮星上,則沒有發現SiH,取而代之的則是矽在低壓下生成了一氧化矽(SiO)、在高壓下生成了四氫化矽(SiH4)。推測這些天體中的SiO和SiH4與水反應過程中能短暫地生成少許SiH,才可被捕捉到[4]

性質

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SiH的Si-H鍵能為80 kcal/mol[3]

光譜

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其特徵光譜帶為A2Δ → X2Π躍遷引起,其更高的激發態為B2Σ、C2Σ+、D2Δ、和E2Σ+[4]

SiH在激發態A態下壽命為530納秒,然後衰變成基態X[4]

參考文獻

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  1. ^ Rochow, E. G. The Chemistry of Silicon: Pergamon International Library of Science, Technology, Engineering and Social Studies. Elsevier. 2013. ISBN 9781483187556 (英語). 
  2. ^ Sun, X. H.; Wang, S. D.; Wong, N. B.; Ma, D. D. D.; Lee, S. T.; Teo, Boon K. FTIR Spectroscopic Studies of the Stabilities and Reactivities of Hydrogen-Terminated Surfaces of Silicon Nanowires. Inorganic Chemistry. April 2003, 42 (7): 2398–2404. PMID 12665376. doi:10.1021/ic020723e. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Cheng, C. C.; Yates, J. T. H-induced surface restructuring on Si(100): Formation of higher hydrides (PDF). Physical Review B. 1991, 43 (5): 4041–4045. Bibcode:1991PhRvB..43.4041C. PMID 9997752. doi:10.1103/PhysRevB.43.4041. (原始內容存檔 (PDF)於February 4, 2021). 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 Yurchenko, Sergei N.; Sinden, Frances; Lodi, Lorenzo; Hill, Christian; Gorman, Maire N.; Tennyson, Jonathan. ExoMol line lists XXIV: A new hot line list for silicon monohydride, SiH. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 1 February 2018, 473 (4): 5324–5333. Bibcode:2018MNRAS.473.5324Y. ISSN 0035-8711. S2CID 53375098. arXiv:1710.06964 . doi:10.1093/mnras/stx2738.