Кремний

Фтор реагирует легко, остальные галогены — лишь при нагревании. Все галогениды SiГ4 бесцветны. При обычных условиях SiF4 газообразен, SiCl4 и SiBr4 представляют собой жидкости, SiI4 — твёрдое тело.

Из химических свойств галогенидов кремния наиболее характерно для них энергичное взаимодействие с водой по схеме:

SiГ4 + 2 Н2О Û SiO2 + 4 НГ.

Для Cl, Br и I равновесие практически нацело смещено вправо, тогда как для F реакция заметно обратима. Вследствие образования при гидролизе твёрдых частиц SiO2 (точнее, nSiO2•mH2O) пары галогенидов кремния дымят во влажном воздухе.

Некоторые константы галогенидов кремния:

SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4

Теплота образования, кДж/моль . . . . . . 161 685 460 200

d(SiГ), пм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 201 215 243

Температура плавления, °С . . . . . . . . . . -90(давл.) -68 +5 122

Температура кипения, °С . . . . . . . . . . . -95(давл.) +57 153 29

Значительные количества SiF4 получаются как побочный продукт суперфосфатного производства. Фтористый кремний весьма ядовит.

Хлористый кремний получают обычно, действуя хлором на раскаленную смесь SiO2 и угля:

SiO2 + 2 C + 2 Cl2 = 2 CO + SiCl4.

Взаимодействие его при нагревании с оксидами некоторых металлов идёт аналогично реакции с водой (и в отдельных случаях протекает весьма энергично). Например, реакция с Al2O3 идёт по схеме:

3 SiCl4 + 2 Al2O3 = 3 SiO2 + 4 AlCl3 + 100 кДж.

Обмен хлора на кислород происходит также и при взаимодействии SiCl4 c оксидами некоторых неметаллов. Например, четырёххлористый кремний переводит Р2О5 в РОCl3, а SO3 в S2O5Cl2. Интересно, что с металлическим натрием SiCl4 реагирует (с образованием NaCl и выделением аморфного кремния) только при температуре красного каления, тогда как в случаях SiBr4 и SiI4 аналогичная реакция протекает значительно легче. Особым свойством SiI4 является легкая воспламеняемость его нагретых паров на воздухе.

К SiI4 близок по свойствам роданид кремния — Si(NCS)4, который может быть получен взаимодействием SiCl4 и Pb(NCS)2 в бензольном растворе. Вещество это представляет собой бесцветные кристаллы (т. пл. 146, т. кип. 313 °С), под действием воды легко разлагающиеся. Интересно, что в молекуле Si(NCS)4 группировка Si-N=C имеет, по-видимому, линейную структуру, тогда как для молекулы Si(NCO)4 даётся ÐSiNC = 146° при длинах связей d(SiN) = 169, d(NC) = 121, d(CO) = 116 пм.

Бромистый и йодистый кремний удобнее получать взаимодействием газообразных HВr или HI c парами SiCl4­ при нагревании. Если обмен хлора на бром или иод провести не нацело, образуются смешанные галогениды кремния — SiCl3Br, SiCl2Br2, SiClBr3, SiCl3I и др. Взаимодействием SiCl4 и SbF3 при нагревании можно получить аналогичные фторохлориды — SiFCl3, SiF2Cl2, SiF3Cl. При высоких температурах устанавливается некоторое равновесное соотношение между молекулами разного типа. Например, при нагревании SiF2Br2 до 700 °С в смеси одновременно содержатся: SiBr4 (4%), SiFBr3 (25), SiF2Br2 (40), SiF3Br (23), SiF4 (8%). Свойства смешанных производных являются обычно промежуточными по отношению к свойствам соответствующих простых галогенидов.

Кроме простейших галогенидов SiF4, для кремния известны галогенидные производные Si2F6. Общим способом их образования является взаимодействие при высокой температуре паров SiF4 и аморфного Si по обратимой реакции

3 SiF4 + Si Û 2 Si2F6.

Галогениды Si2F6 представляют собой бесцветные жидкие или твёрдые вещества. Наиболее изученным их представителем является Si2Cl6 (т.пл. 3, т. кип. 147 °С): d(SiSi) = 234 пм, d(SiCl) = 202 пм, ÐСlSiCl = 110°. Известен аналогичный бромид. Для хлора и брома известны соединения с более длинными цепями атомов кремния вплоть до Si6Cl14 (т.пл. 318 °С) и Si5Br12. Были описаны также продукты состава Si10Cl22 (вязкая жидкость), Si25Cl52 (пластическая масса) и Si10Cl18. Последний имеет бициклическое строение типа Si4Cl82SiClSi4Cl8 и представляет собой жёлтую вазелиноподобную массу.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru