Кремний
SiH4 Si2H6 Si3H8 Si4H10
Температура плавления, °С. . . . . . . –185 –132 –117 –86
Температура кипения, °С. . . . . . . . . –112 –14 +53 107
Тетрасилан был получен в двух изомерных формах (аналогичных нормальному бутану и изобутану).
Все силаны обладают характерным запахом и сильно ядовиты. При нагревании высшие члены ряда распадаются с образованием (SiH)x, SiH4 и H2. Окислителями силаны переводятся в H2O и SiO2. Со свободными галогенами они реагируют аналогично углеводородам, последовательно обменивания на галоген один атом водорода за другим. С галогеноводородами (например, HCl) в присутствии катализатора (AlCl3) идёт при нагревании подобная же (но не имеющая аналогии в химии углерода) реакция обмена водорода на галоген по схеме:
SiH4 + HCl = H2 + SiH3Cl.
C концентрированной H2SO4 силаны (подобно углеводородам) не реагируют. Они хорошо растворимы в органических растворителях, но почти нерастворимы в воде. Последняя разлагает их по схеме:
SiH4 + 2 H2O = 4 H2 + SiO2.
Однако с тщательно очищенной водой в кварцевых сосудах реакция идёт настолько медленно, что остаётся практически незаметной. В присутствии следов кислот, и особенно щелочей, она значительно ускоряется, и при обычных условиях вода разлагает за сутки уже около 20% исходного количества SiH4.
Cилан является эндотермичным соединением (теплота его образования из элементов равна –33 кДж/моль). До 450 °С он термически устойчив, а при дальнейшем нагревании начинает постепенно разлагаться на элементы. Молекула SiH4 представляет собой правильный тетраэдр с атомом кремния в центре [d(SiH4) = 148 пм].
В молекуле дисилана d(SiH) = 149, d(SiSi) = 233 пм. Термический распад Si2H6 начинается уже выше 300 °С. Интересно, что дисилан реагирует с CСl4, тогда как силан с ним не взаимодействует. Это указывает, по-видимому, на неполную экранированность кремния в дисилане.
Непредельным углеводородам формально аналогичны гидриды кремния типов (SiH2)n и (SiH)n. Полисилен — (SiH2)n — образуется при растворении СаSi безводной уксусной кислотой. Он представляет собой светло-коричневое твёрдое вещество, нерастворимое в обычных растворителях и самовоспламеняющееся на воздухе. При нагревании до 380 °С (SiH2)n разлагается с выделением кремния и смеси летучих силанов, а водой по схеме:
SiH2 + 2 H2O = SiO2 + 3 H2.
Более или менее близкие по составу (SiH)n образуются при термическом распаде летучих силанов. По свойствам они промежуточны между (SiH2)n и элементарным кремнием. Синтетически (SiH)n может быть получен по схеме:
2 SiHBr3 + 3 Mg = 3 MgBr2 + 2 SiH
(реакция проводится в абсолютном эфире при полном исключении кислорода). Получаемый (SiH)n представляет собой жёлтое хрупкое рентгеноаморфное вещество.
Путём гидролиза частично галогенозамещённых кремневодородов был получен ряд производных кремния, называемых силоксанами и характеризующихся наличием в молекуле группировок Si–O–Si. Простейшим их представителем является (SiH3)2O, который может быть получен по схеме:
2 SiH3Г + Н2О = 2 НГ + (SiH3)2O
Аналогичные простым эфирам силоксаны представляют собой газообразные или жидкие вещества, быстро разлагаемые щелочами и медленно (с образованием промежуточных продуктов) — водой.
Примером более сложного силоксана может служить продукт гидролиза силикохлороформа по схеме:
2 НSiCl3 + 6 H2O = 6 HCl + 2 HSi(OH)3 = 3 H2O + 6 HCl + H2Si2O3.
Полисилоксан (Н2Si2O3)n представляет собой белое твёрдое вещество, структура которого слагается из соединенных связями Si–Si колец, образованных группами SiH и атомами кислорода. При нагревании до 500 °С он медленно отщепляет водород, давая в конечном счёте оксид кремния простейшей формулы Si2O3.
Смотрите также
Первичная подготовка нефти
...
Спектрометрическое исследование процесса сульфирования отработанного моторного масла
...
Жесткость воды и ее устранение
В пещерах спелеологи встречаются с
красивейшими известковыми образованьями – свешивающимися со сводов сталактитами
и растущими вверх сталагмитами. С точки зрения химии, возникновение этих
у ...