Φθοροσιλάνιο
Το φθοροσιλάνιο[3] (αγγλικά: fluorosilane) είναι ανόργανη χημική ένωση, που περιέχει πυρίτιο, υδρογόνο και φθόριο, με μοριακό τύπο SiH3F. Είναι ένα από τα απλούστερα αλοσιλάνια.
Φθοροσιλάνιο | |
---|---|
![]() | |
Γενικά | |
Όνομα IUPAC | Φθοροσιλάνιο |
Άλλες ονομασίες | Σιλυλοφθορίδιο |
Χημικά αναγνωριστικά | |
Χημικός τύπος | SiH3F |
Μοριακή μάζα | 50,1077 amu[1] |
Συντομογραφίες | FS (= FluoroSilane) |
Αριθμός CAS | 13537-33-2[2] |
SMILES | F[SiH3] |
InChI | InChI=1S/FH3Si/c1-2/h2H3 |
ChemSpider ID | 10328917 |
Δομή | |
Μοριακή γεωμετρία | τετραεδρική |
Φυσικές ιδιότητες | |
Σημείο βρασμού | -98,6, -88,1°C |
Διαλυτότητα στο νερό |
254,76 g/m³ |
Τάση ατμών | 3,32·10-8 |
Εμφάνιση | Στερεό |
Χημικές ιδιότητες | |
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa). |
«Μητρικό» και «θυγατρικά» φθοροσιλάνια
ΕπεξεργασίαΟ όρος φθοροσιλάνιο επεκτείνεται και πέραν της «μητρικής» ένωσης, και αναφέρεται, επίσης, και σε μια ευρύτερη ομάδα σιλανίων, ανόργανων και οργανικών, που περιέχουν έναν τουλάχιστον δεσμό Si-F.
Ονοματολογία
ΕπεξεργασίαΗ ονομασία φθοροσιλάνιο προκύπτει αν η ένωση θεωρηθεί υποκατεστημένο σιλάνιο (SiH4), δηλαδή σιλάνιο, ένα άτομο υδρογόνου του οποίου, έχει αντικατασταθεί από ένα άτομο φθορίου.
Δομή
ΕπεξεργασίαΗ μοριακή δομή του φθοροσιλανίου ομοιάζει γεωμετρικά με αυτήν του φθορομεθάνιου. Ωστόσο οι δεσμοί Si-Η είναι πολωμένοι κατά την έννοια Siδ+-Hδ-, γιατί το πυρίτιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (1,90 κατά Paouling) και από τον άνθρακα (2,55 κατά Paouling) και από το υδρογόνο (2,20 κατά Paouling). Επίσης, η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας μεταξύ πυριτίου και φθορίου (3,98 κατά Paouling) είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντίστοιχη άνθρακα - φθορίου. Το γεγονός αυτό δίνει μεγάλο ποσοσστό ετεροπολικότητας στο δεσμό Si-F, δηλαδή έχουμε σε μεγάλο ποσοστό μια ένωση της μορφής [SiH3]+F-.
Δεσμοί[4][5] | |||||
Δεσμός | τύπος δεσμού | ηλεκτρονική δομή | Μήκος δεσμού | Ιονισμός | Ισχύς δεσμού |
---|---|---|---|---|---|
Si-F | σ | 3sp³-2sp³ | 160 pm | 66% Si+ F- | 565 kJ/mol |
Si-H | σ | 3sp³-1s | 148 pm | 3% Si+ H- | 318 kJ/mol |
Γωνίες | |||||
HSiΗ | 109° 28' | ||||
HSiF | 109° 28' | ||||
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο[6] | |||||
F | -0,66 | ||||
Η | -0,03 | ||||
Si | +0,75 |
Παραγωγή
ΕπεξεργασίαΑπό φθορομεθάνιο και πυρίτιο
ΕπεξεργασίαΤο φθοροσιλάνιο μπορεί να παραχθεί με αντίδραση φθορομεθανίου με πυρίτιο:[7]
Από μεθοξυσιλάνιο και τριφθοριούχο βόριο
ΕπεξεργασίαΤο φθοροσιλάνιο μπορεί να παραχθεί με αντίδραση μεθοξυσιλανίου με τριφθοριούχο βόριο:[8]
Από χλωροσιλάνιο με τριφθοριούχο αντιμόνιο
ΕπεξεργασίαΤο φθοροσιλάνιο μπορεί να παραχθεί με αντίδραση χλωροσιλανίου με τριφθοριούχο αντιμόνιο[8]. Τα αποτελέσματα είναι καλύτερα αν χρησιμοποιηθεί πενταφθοριούχο αντιμόνιο, ως καταλύτης:
Από χλωροσιλάνιο με φθοριούχο υφυδράργυρο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση φθοριούχου υφυδραργύρου σε χλωροσιλάνιο, μπορεί να παραχθεί φθοροσιλάνιο[9]:
Με σιλάνιο και υδροφθόριο ή κάποιο αλκυλοφθορίδιο
ΕπεξεργασίαΜε επίδραση υδροφθορίου ή κάποιου αλκυλοφθοριδίου (RF) σε σιλάνιο, μπορεί να παραχθεί φθοροσιλάνιο[10]
- Συμπαράγονται ως παραπροϊόντα και άλλα φθοροσιλάνια.
Φυσικές ιδιότητες
ΕπεξεργασίαΤο χημικά καθαρό φθοροσιλάνιο, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριο.[11] Στη στερεή κατάσταση έχει μονοκλινή κρυσταλλική δομή στους 96 K (-177,16°C), στην ομάδα χώρου P21/n (ομάδα χώρου αριθμός 14, θέση 2) και μετατρέπεται απευθείας στην αέρια κατάσταση, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος.[12] Στην υγρή κατάσταση βρίσκεται μόνο στη μορφή του υπέρψυχρου υγρού, μετά από ειδική επεξεργασία.
Εφαρμογές
ΕπεξεργασίαΤο φθοροσιλάνιο χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή στρωμάτων πυριτίου.[13]
Πηγές
Επεξεργασία- Γ. Βάρβογλη, Ν. Αλεξάνδρου, Οργανική Χημεία, Αθήνα 1972
- Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991
- SCHAUM'S OUTLINE SERIES, ΟΡΓΑΝΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ, Μτφ. Α. Βάρβογλη, 1999
- Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982
Παρατηρήσεις και παραπομπές
Επεξεργασία- ↑ Διαδικτυακός τόπος ChemSpider
- ↑ Διαδικτυακός τόπος NIST
- ↑ Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
- ↑ Τα δεδομένα προέρχονται από τους πίνακες δεδομένων των στοιχείων άνθρακα, πυριτίου και υδρογόνου και τις πηγές«Table of periodic properties of thw Ellements», Sagrent-Welch Scientidic Company και «Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982»
- ↑ «chem.tamu.edu» (PDF). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 28 Ιανουαρίου 2018.
- ↑ Υπολογισμένο βάση του ιονισμού από τον παραπάνω πίνακα
- ↑ Han-Gook Cho: Investigation of Reaction Paths from Si + CH4 to C + SiH4 and from Si + CH3F to C + SiH3F: Intrinsic Reaction Coordinate Studies . In: Journal of the Korean Chemical Society. 60, 2016, S. 149, doi:10.5012/jkcs.2016.60.2.149.
- ↑ 8,0 8,1 Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Academic Press, 1961, ISBN 978-0-08-057852-1, S. 236 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Ασκήσεις και προβλήματα Οργανικής Χημείας Ν. Α. Πετάση 1982, σελ. 185, §7.2.8.
- ↑ Α. Βάρβογλη, «Χημεία Οργανικών Ενώσεων», παρατηρητής, Θεσσαλονίκη 1991, σελ. 291-293, §19.1.
- ↑ William M. Haynes: . CRC Press, 2016, ISBN 978-1-4398-8050-0, S. 87 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ A. J. Blake, E. A. V. Ebsworth, S. G. D. Henderson, A. J. Welch: Structure of silyl fluoride, SiH3F, at 96 K. In: Acta Crystallographica Section C Crystal Structure Communications. 41, S. 1141, doi:10.1107/S0108270185006904.
- ↑ Akihisa Matsuda, Kiyoshi Yagii, Takao Kaga, Kazunobu Tanaka: Glow-Discharge Deposition of Amorphous Silicon from SiH3F . In: Japanese Journal of Applied Physics. 23, 1984, S. L576, doi:10.1143/JJAP.23.L576.