Хлори́д кре́мнію(IV) (тетрахлорид кремнію, чотирихлористий кремній, тетрахлорсилан) — бінарна неорганічна сполука кремнію і хлору з формулою SiCl4, один із . За стандартних умов — безбарвна летка рідина, що димиться на вологому повітрі. Використовують для виробництва кремнію та діоксиду кремнію високого ступеня чистоти для комерційного застосування.
Отримання Тетрахлорид кремнію зазвичай отримують хлоруванням різних сполук кремнію, таких як феросиліцій, карбід кремнію або суміші діоксиду кремнію та вуглецю. Найпоширеніший у промисловості спосіб — отримання з феросиліцію:
2Fe3Si2 + 15Cl2->[t] 2FeCl3 + 4FeCl2 + 4SiCl4 ^
Оскільки тетрахлорид кремнію досить леткий, за високої температури він легко відокремлюється від суміші хлоридів заліза.
У лабораторії тетрахлорид кремнію можна отримати, пропускаючи хлор над чистим подрібненим кремнієм за температури понад 600 ℃:
Si + 2Cl2->[t] SiCl4 ^
Саме в такий спосіб його вперше отримав 1823 року Якоб Берцеліус. Однак у цьому процесі також утворюються гомологічні сполуки, такі як Si3Cl8 (октахлортрисилан) та Si2Cl6 (гексахлордисилан) та інші, які можна розділити за допомогою фракційної перегонки.
Хімічні властивості
Гідроліз та схожі реакції Тетрахлорид кремнію дуже бурхливо реагує з водою з виділенням великої кількості тепла, тому навіть при контакті зі злегка вологим повітрям спостерігається димлення:
x SiCl4 + y H2O -> xSiO2*(y-z)H2O + zHCl
Виділені випари концентрованої хлоридної кислоти мають корозійні властивості і сильно подразнюють шкіру та дихальні шляхи, а гідрати оксиду кремнію(IV) у вигляді аерозолю створюють задимлення.
Примітно, що гомологічна вуглецева сполука CCl4 (чотирихлористий вуглець) не піддається гідролізу за аналогічних умов.
Зі спиртами реагує з утворенням тетраалкілоксисиланів:
SiCl4 + 4ROH -> Si(OR)4 + 4HCl
Утворення хлорангідридів полікремнію За досить високих температур утворюються гомологи тетрахлориду кремнію:
2SiCl4 + Si -> Si3Cl8
Фактично хлорування кремнію супроводжується утворенням гексахлордисилану Si2Cl6 та інших похідних. За допомогою фракційної перегонки з утвореної суміші можна виділити ряд сполук, що містять до шести атомів кремнію в ланцюгу.
Електрофільне заміщення Тетрахлорид кремнію — класична електрофільна сполука. Він утворює різні кремнійорганічні сполуки при реакції з реактивами Гріньяра та іншими літійорганічними сполуками:
SiCl4 + 4RLi -> R4Si + 4LiCl
Відновлення алкілсилану гідридами призводить до утворення моносилану:
R4Si + 4H- X^+ -> SiH4 + 4XR
Застосування Тетрахлорид кремнію використовують як проміжний продукт при виробництві полікристалічного кремнію (полікремнію) і надчистого кремнію, оскільки він має температуру кипіння, зручну для високого очищення багаторазовою фракційною перегонкою. Після перегонки його зазвичай відновлюють спочатку до трихлорсилану (HSiCl3) газоподібним воднем (гідрування) чи безпосередньо використовують у процесі Сіменса, або додатково відновлюють до силану (SiH4) і вводять у реактор із псевдозрідженим шаром.
Отриманий у такий спосіб полікремній у великих кількостях використовують у фотоелектронній промисловості як пластини для звичайних сонячних елементів, виготовлених із кристалічного кремнію, а також у напівпровідниковій промисловості.
Тетрахлорид кремнію також можна використовувати для отримання колоїдного діоксиду кремнію. З цією метою тетрахлорид кремнію високої чистоти використовують при виробництві оптичних волокон для оптоволоконних кабелів. У такому випадку він не повинен містити водневмісних домішок, таких як трихлорсилан. Оптичні волокна виготовляються у таких процесах, де тетрахлорид кремнію під дією кисню окислюється до чистого оксиду кремнію(IV).
Тетрахлорид кремнію використовують як сировину для виготовлення кварцового скла.
Небезпека та токсичність Хоча сам чотирихлористий кремній — негорюча та термічно стійка речовина, він надзвичайно бурхливо реагує з водою з утворенням небезпечних висококонцентрованих випарів хлоридної кислоти, які дуже подразнюють верхні дихальні шляхи та слизові оболонки.
ГДК в робочій зоні — 1 мг/м³; ЛД50 на щурах (інгаляція) — 102 мг/кг. Згідно з ГОСТ 12.1.007-76 тетрахлорид кремнію відноситься до II класу небезпеки.
Див. також Тетракіс(триметилсиліл)силан
Примітки