Тетрабромид кремния
| |||
 | |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Название ИЮПАК Тетрабромид кремния | |||
| Другие имена Бромистый кремний Бромистый кремний(IV) | |||
| Идентификаторы | |||
| |||
3D модель ( JSmol ) |
| ||
| ChemSpider |
| ||
| Информационная карта ECHA | 100.029.257 | ||
| Номер ЕС |
| ||
CID PubChem |
| ||
| УНИИ |
| ||
| Номер ООН | 3264 | ||
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
| ||
| |||
| |||
| Характеристики | |||
| Бр 4 Си | |||
| Молярная масса | 347,701 г·моль −1 | ||
| Появление | Бесцветная жидкость. | ||
| Плотность | 2,79 г·см −3 | ||
| Температура плавления | 5 °C (41 °F; 278 К) | ||
| Точка кипения | 153 °C (307 °F; 426 К) | ||
| −-128,6·10 −6 см 3 /моль | |||
Показатель преломления ( nD ) | 1.5685 | ||
| Опасности | |||
| Маркировка СГС : | |||
  | |||
| Опасность | |||
| Х302 , Х312 , Х314 , Х332 , Х335 | |||
| Р260 , Р261 , Р264 , Р270 , Р271 , Р280 , Р301+Р312 , Р301+Р330+Р331 , Р302+Р352 , Р303+Р361+Р353 , Р304+Р312 , Р304+Р340 , Р305+Р351+Р338 , Р310 , Р312 , Р321 , Р322 , Р330 , Р363 , Р403+Р233 , Р405 , Р501 | |||
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |||
| Родственные соединения | |||
Родственные тетрагалогенсиланы | Тетрахлорид кремния Тетрафторид кремния Тетраиодид кремния | ||
Родственные соединения | Бромид платины (IV) Тетрабромид теллура Тетрабромметан Бромид олова (IV) Тетрабромид титана Бромид циркония (IV) | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Тетрабромид кремния , также известный как тетрабромсилан, представляет собой неорганическое соединение с формулой SiBr4 . [ 1] Эта бесцветная жидкость имеет удушливый запах из-за своей тенденции к гидролизу с выделением бромистого водорода . [2] Общие свойства тетрабромида кремния очень похожи на свойства более часто используемого тетрахлорида кремния . [2]
Сравнение SiX4
Свойства тетрасиланов , все из которых являются тетраэдрическими, существенно зависят от природы галогенида . Эти тенденции применимы также к смешанным галогенидам. Температуры плавления , температуры кипения и длины связей увеличиваются с атомной массой галогенида. Противоположная тенденция наблюдается для энергий связей Si-X .
| SiH4 | SiF4 | SiCl4 | SiBr4 | SiI 4 | |
|---|---|---|---|---|---|
| температура кипения (˚C) [3] | -111,9 | -90,3 | 56.8 | 155.0 | 290.0 |
| т.пл. (˚C) [3] | -185 | -95.0 | -68,8 | 5.0 | 155.0 |
| Длина связи Si-X (Å) | 1.55 | 2.02 | 2.20 | 2.43 | |
| Энергия связи Si-X (кДж/моль) [4] | 384 | 582 | 391 | 310 | 234 |
кислотность по Льюису
Ковалентно насыщенные комплексы кремния, такие как SiBr 4 , наряду с тетрагалогенидами германия (Ge) и олова (Sn), являются кислотами Льюиса . [5] Хотя тетрагалогениды кремния подчиняются правилу октета , они добавляют основные лиганды Льюиса, образуя аддукты с формулой SiBr 4 L и SiBr 4 L 2 (где L — основание Льюиса). [6] [7] [8] Кислотные свойства Льюиса тетрагалогенидов имеют тенденцию увеличиваться следующим образом: SiI 4 < SiBr 4 < SiCl 4 < SiF 4 . Эта тенденция объясняется относительной электроотрицательностью галогенов. [7] [4]
Прочность связей Si-X уменьшается в ряду: Si-F > Si-Cl > Si-Br > Si-I. [4] [3]
Синтез
Тетрабромид кремния синтезируется реакцией кремния с бромистым водородом при температуре 600 °C. [9]
- Si + 4HBr → SiBr4 + 2H2
Побочные продукты включают дибромсилан (SiH 2 Br 2 ) и трибромсилан (SiHBr 3 ). [9]
- Si + 2HBr → SiH2Br2
- Si + 3 HBr → SiHBr 3 + H 2
Его также можно получить путем обработки смеси кремния и меди бромом: [10]
- Si + Br2 → SiBr4
Реактивность
Как и другие галогенсиланы, SiBr 4 может быть преобразован в гидриды, алкоксиды , амиды и алкилы , т. е. продукты со следующими функциональными группами: связи Si-H, Si-OR, Si-NR 2 , Si-R и Si-X соответственно. [2]
Тетрабромид кремния можно легко восстановить гидридами или комплексными гидридами. [3]
- 4 R 2 AlH + SiBr 4 → SiH 4 + 4 R 2 AlBr
Реакции со спиртами и аминами протекают следующим образом: [3]
- SiBr 4 + 4 ROH → Si(OR) 4 + 4 HBr
- SiBr 4 + 8 HNR 2 → Si(NR 2 ) 4 + 4 HNR 2 HBr
Реакции Гриньяра с алкилгалогенидами металлов являются особенно важными реакциями, поскольку они приводят к образованию кремнийорганических соединений, которые могут быть преобразованы в силиконы . [3]
- SiBr 4 + n RMgX → R n SiBr 4− n + n MgXBr
Реакции перераспределения происходят между двумя различными тетрагалогенидами кремния (а также галогенированными полисиланами) при нагревании до 100 ˚C, что приводит к образованию различных смешанных галогенсиланов. [2] [4] Температуры плавления и кипения этих смешанных галогенсиланов обычно увеличиваются по мере увеличения их молекулярной массы . [11] (Может происходить с X= H, F, Cl, Br и I)
- 2 SiBr 4 + 2 SiCl 4 → SiBr 3 Cl + 2 SiBr 2 Cl 2 + SiBrCl 3
- Si2Cl6 + Si2Br6 → Si2ClnBr6 − n
Тетрабромид кремния легко гидролизуется при контакте с воздухом, вызывая его испарение: [12]
- SiBr4 + 2H2O → SiO2 + 4HBr
Тетрабромид кремния стабилен в присутствии кислорода при комнатной температуре, но при 670–695 ˚C образуются бромсилоксаны. [12]
- 2 SiBr 4 + 1/2 O 2 → Br 3 SiOSiBr 3 + Br 2
Использует
Из-за его близкого сходства с тетрахлоридом кремния существует несколько применений, уникальных для SiBr 4 . Пиролиз SiBr 4 имеет преимущество в осаждении кремния с большей скоростью, чем у SiCl 4 , однако SiCl 4 обычно предпочтительнее из-за его доступности в высокой чистоте. [13] Пиролиз SiBr 4 с последующей обработкой аммиаком дает покрытия из нитрида кремния (Si 3 N 4 ), твердое соединение, используемое для керамики, герметиков и производства многих режущих инструментов. [13]
Ссылки
- ^ PubChem. "Тетрабромсилан". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Получено 22.12.2022 .
- ^ abcd Энциклопедия неорганической химии; Кинг, BR; John Wiley & Sons Ltd.: Нью-Йорк, NY, 1994; Том 7, стр. 3779–3782.
- ^ abcdef Соединения кремния, галогениды кремния. Коллинз, У.: Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера; John Wiley & Sons, Inc, 2001.
- ^ abcd Эбсворт, EAV В Летучие соединения кремния; Таубе, Х.; Мэддок, А.Г.; Неорганическая химия; Pergamon Press Book: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1963; Том 4.
- ^ Давыдова, Е.И.; Тимошкин А.Ю.; Севастьянова, ТН; Суворов А.В.; Френкинг, GJ Mol. Структура. 2006 , том, 767-1-3. doi :10.1016/j.theochem.2006.05.011
- ^ Битти, ИР; Гилсон, Т.; Вебстер, М.; (частично) МакКуиллан, ГП J. Chem. Soc. 1964 , 238-244. doi :10.1039/JR9640000238
- ^ ab Миронов, СЛ; Горлов, ЮИ; Чуйко, АА Теор. исп. химия. 1979 , т., 14–16. doi :10.1007/BF00519073
- ^ Битти, ИР; Озин, ГА J. Chem. Soc., Inorg. Phys. Theor. 1969 , 2267–2269
- ^ ab Schumb, WB Silicobromoform" Неорганические синтезы 1939, том 1, стр. 38-42. doi :10.1002/9780470132326.
- ^ PW Schenk (1963). «Кремний и германий». В G. Brauer (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Т. 2стр.=687. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Academic Press.
- ^ Гринвуд, НН; Эрншоу, А. Химия элементов; Pergamon Press Inc.: Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1984; стр. 391-393.
- ^ ab Кремниевые соединения, силаны. Arkles, B.; Энциклопедия химической технологии Kirk-Othmer; John Wiley & Sons, Inc, 2001.
- ^ ab Неорганические соединения кремния. Simmer W.; Энциклопедия промышленной химии Ульмана; Wiley-VCH, 2002. doi :10.1002/14356007.a24_001
