Silano
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| Silano | |
| Nome IUPAC | |
|---|---|
| silano | |
| Nomi alternativi | |
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| Caratteristiche generali | |
| Formula chimica | SiH4 |
| Peso formula (amu) | 32,10 |
| Aspetto | gas incolore |
| Numero CAS | 7803-62-5 |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/l, in c.n.) | 0,7×10³ (liquido) |
| Solubilità in acqua | insolubile |
| Temperatura di fusione (K) | 88 (-185°C) |
| Temperatura di ebollizione (K) | 161 (-112°C) |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol-1) | -1615 (solido) |
| S0m(J·K-1mol-1) | 283 (solido) |
| C0p,m(J·K-1mol-1) | 37,1 |
| Indicazioni di sicurezza | |
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| Progetto Chimica - Chemiobox | |
Il silano è un composto chimico con formula chimica SiH4. Come il metano, da cui prende il nome per assonanza, la molecola ha forma tetraedrica; l'atomo di silicio, ibridizzato sp3, è al centro di un tetraedro regolare ai cui vertici si trovano gli atomi di idrogeno.
A temperatura ambiente, il silano si presume essere un gas piroforico - subisce spontaneamente la combustione in aria senza esigere accensione esterna. Tuttavia, alcuni sostengono che il silano sia stabile e che è la formazione naturale di silani più grandi durante la loro produzione a causarne la piroforicità.
Sopra i 690 K (417°C), il silano si decompone in silicio ed idrogeno; può quindi essere usato nei depositi chimici di vapore di silicio.
Più generalmente, un silano è un composto silicico del tutto analogo agli alcani idrocarburici. I silani consistono di una catena di atomi di silicio legati covalentemente ad atomi di idrogeno. La formula generale di un silano è SinH2n+2.
I silani tendono ad essere meno stabili dei loro corrispondenti idrocarburi perché il legame Si-Si è leggermente meno forte del legame di C-C. L'ossigeno decompone facilmente i silani, perché il legame tra silicio e ossigeno è abbastanza stabile.
[modifica] Nomenclatura
Esiste una nomenclatura normale per i silani: il nome di ogni silano si compone del termine silano preceduto da un prefisso numerico di derivazione greca(di-, tri-, tetra-, ecc.) ad indicare il numero di atomi di silicio nella molecola. Così Si2H6 è il disilano, Si3H8 è il trisilano, e così via.
Non ci è prefisso per SiH4: si chiama semplicemente silano. I silani possono anche essere chiamati come qualunque altro residuo inorganico: in tal caso, il silano (SiH4) è chiamato tetraidruro di silicio. Tuttavia, con i silani più lunghi, questo sistema diventa complicato.
Un ciclosilano è un silano chiuso ad anello, esattamente come un cicloalcano è un alcano chiuso ad un anello.
I silani ramificati sono anch'essi possibili. In nomenclatura questo introduce i radicali detti silili: SiH3- (radicale di SiH4) è denominato silile, Si2H6- disilile ecc. Pertanto un trisilano con un radicale silile fissato all'atomo di silicio centrale sarà nominato 2-sililtrisilano, analogamente a quanto avviene con gli alcani.
I silani possono anche prendere gli stessi gruppi funzionali degli alcani (ad esempio: -OH per fare un silanolo). C'è (almeno in linea di principio) un silano analogo per tutti gli alcani del carbonio.
[modifica] Sintesi
Su scala industriale, il silano è prodotto a partire dallo stato metallurgico del silicio, in un processo in due tappe:
- In primis, il silicio in polvere reagisce con acido cloridrico circa a 300°C per produrre il triclorosilano, SiHCl3, e l'idrogeno gassoso:
- Si + 3HCl --> SiHCl3 + H2
- Infine, il triclorosilano è bollito su una base resinosa che contiene un catalizzatore che promuove il suo disproporzionamento a tetracloruro di silicio e silano:
- 4SiHCl3 --> SiH4 + 3SiCl4
I catalizzatori più comunemente usati per questo processo sono alogenuri di metallo, specialmente cloruro di alluminio.
[modifica] Applicazioni
Esistono numerose applicazioni industriali e mediche per i silani. Per esempio, i silani sono usati come agenti di accoppiamento per far aderire le fibre di vetro alla matrice di un polimero, stabilizzando il composito. Possono anche essere usati per accoppiare uno strato biologicamente inerte su una protesi di titanio.
Altre applicazioni includono repellenti dell'acqua, protezione delle superfici degli edifici (ad esempio nel controllo dei graffiti) e come sigillante.
Nell'industria dei semiconduttori, specificatamente nei processi en:Chemical Vapor Deposition, il silano e' comunemente usato come fonte gassosa di silicio.
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