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甲硅烷

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甲硅烷
IUPAC名
silicane
别名 硅化氢
硅烷
识别
CAS号 7803-62-5  ✓
PubChem 23953
ChemSpider 22393
SMILES
InChI
InChIKey BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYAE
Gmelin 273
UN编号 2203
ChEBI 29389
RTECS VV1400000
性质
化学式 SiH4
摩尔质量 32.12 g·mol⁻¹
外观 无色气体
密度 0.7 g/ml(液态)
1.313 g L−1(气态)[1]
熔点 −185 °C(88 K)([1]
沸点 −111.9 °C(161 K)([1]
溶解性 缓慢水解[1]
结构
分子构型 正四面体
Si-H键长 1.4798 Å[2]
偶极矩 0 D
热力学[3]
ΔfHm298K 34.31 kJ/mol
S298K 204.61 J/mol·K
热容 42.81 J/mol·K
危险性
GHS危险性符号
《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中易燃物的标签图案《全球化学品统一分类和标签制度》(简称“GHS”)中高压气体的标签图案
GHS提示词 Danger
H-术语 H220, H280
P-术语 P210, P222, P230, P280, P377, P381, P403, P410+403
主要危害 极易燃烧,在空气中自燃
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
2
3
 
爆炸極限 1.37–100%
PEL [4]
相关物质
相关氢化物 甲烷甲锗烷
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

甲硅烷(英語:Silane),也稱甲矽烷矽甲烷化学式SiH4,是一种硅烷;有时也被简称为硅烷(勿混淆)。它的结构与甲烷类似,只是用取代了甲中的。在室温下,硅烷是一种易燃的气体,在空气中,无需外加火源,硅烷就可以自燃。但是有学者认为,硅烷本身是很稳定的,在自然状态下,是以聚合物的状态存在的。在超过420摄氏度的环境下,硅烷会分解成硅和氢,因此硅烷可以被用来以薄膜沉積提纯硅,是半導體工業重要的特用電子級氣體之一[5]

甲硅烷是在1857年由德国化学家Heinrich Buff和Friedrich Wöhler通过盐酸和硅化铝反应发现的。[6]

制备[编辑]

工業上,多晶塊狀硅首先在摄氏200度置於流床反應器下化合:硅與通入的氯化氢形成三氯硅烷氫氣。反應式如下:

Si + 3 HCl → HSiCl3 + H2

將經過蒸餾純化的三氯化硅置於有催化劑的resinous bed反應器而產生歧化反應,形成硅烷和四氯化硅。反應式如下:

4 HSiCl3 → SiH4 + 3 SiCl4

此反應的催化劑常以金屬鹵化物爲主,尤其是氯化鋁

安全[编辑]

甲硅烷会在54 °C(129 °F)下自燃。[7]至今已有多起因甲硅烷泄漏导致的燃烧和爆炸引起的伤亡事故。[8][9][10]

     

相较于纯甲硅烷,经非活性气体(如氮气氩气)稀释的甲硅烷暴露于空气时更容易燃烧,在純氮里只要加入1%的矽烷和就有可能引發爆炸。[11]

和甲烷不同,甲硅烷是剧毒,大鼠暴露于4小时的甲硅烷中的致死剂量(LC50)是0.96%(9,600 ppm)。另外,甲硅烷接触眼睛产生的硅酸会刺激眼睛。[12]

參見[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes 2011,第4.87頁.
  2. ^ Haynes 2011,第9.29頁.
  3. ^ Haynes 2011,第5.14頁.
  4. ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0556
  5. ^ 台灣特品化學公司 (PDF). [2018-07-02]. (原始内容 (PDF)存档于2015-09-21). 
  6. ^ Mellor, J. W. "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry", vol. VI, Longmans, Green and Co. (1947), p. 216.
  7. ^ Silane MSDS 互联网档案馆存檔,存档日期2014-05-19.
  8. ^ Chen, J. R. Characteristics of fire and explosion in semiconductor fabrication processes. Process Safety Progress. 2002, 21 (1): 19–25. S2CID 110162337. doi:10.1002/prs.680210106. 
  9. ^ Chen, J. R.; Tsai, H. Y.; Chen, S. K.; Pan, H. R.; Hu, S. C.; Shen, C. C.; Kuan, C. M.; Lee, Y. C. & Wu, C. C. Analysis of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2006, 25 (3): 237–244. S2CID 111176344. doi:10.1002/prs.10136. 
  10. ^ Chang, Y. Y.; Peng, D. J.; Wu, H. C.; Tsaur, C. C.; Shen, C. C.; Tsai, H. Y. & Chen, J. R. Revisiting of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2007, 26 (2): 155–158. S2CID 110741985. doi:10.1002/prs.10194. 
  11. ^ Kondo, S.; Tokuhashi, K.; Nagai, H.; Iwasaka, M. & Kaise, M. Spontaneous Ignition Limits of Silane and Phosphine. Combustion and Flame. 1995, 101 (1–2): 170–174. doi:10.1016/0010-2180(94)00175-R. 
  12. ^ MSDS for silane (PDF). vngas.com. 原始内容存档于2009-02-20. 

延伸阅读[编辑]

外部链接[编辑]