Was ist Siliziummonoxid?
Siliziummonoxid ist eine Verbindung mit der Zusammensetzung SiO.
Es kann als interstellare Moleküle nachgewiesen werden und man geht davon aus, dass es im Universum in großer Menge als Siliziumoxid vorhanden ist. Es wurde als interstellares Molekül an Orten gefunden, an denen Schockwellen erzeugt wurden, z. B. durch Kollisionen zwischen Molekülwolken.
Festes Siliziummonoxid, das im Handel erhältlich ist, ist nach neueren Forschungen ein Gemisch aus Silizium und Siliziumdioxid. Siliziummonoxid ist in den nationalen Rechtsvorschriften wie dem Feuerwehrgesetz oder dem Gesetz über industrielle Sicherheit und Gesundheit nicht aufgeführt.
Verwendungen von Siliziummonoxid
Siliziummonoxid ist als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Sekundärbatterien von Interesse. Wenn Siliziummonoxid als Anodenmaterial verwendet wird, hat es eine geringere Volumenausdehnung während der Entladung als herkömmliche Anodenmaterialien auf Siliziumbasis, wie z. B. Silizium, und kann wiederholt als Batterie mit hoher Kapazität verwendet werden.
Um Siliziummonoxid als Anodenmaterial für Lithium-Ionen-Sekundärbatterien zu nutzen, wird daran geforscht, Siliziummonoxid gleichmäßig mit Kohlenstoff zu mischen und Siliziummonoxid mit Kohlenstoff zu beschichten.
Eigenschaften von Siliziummonoxid
Siliziummonoxid liegt als gasförmiges, zweiatomiges Molekül vor und bildet bei schneller Abkühlung einen braunen oder schwarzen amorphen Feststoff. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1702 °C und sein Siedepunkt bei 1880 °C. Die Oxidationszahl von Silicium ist +2.
Siliziummonoxid disproportioniert schnell zu Silizium und Siliziumdioxid. Es lässt sich bei Raumtemperatur leicht an der Luft oxidieren, wobei eine SiO2-Oberflächenschicht entsteht, die das Material vor Oxidation schützt.
Siliziummonoxid-Feststoffe haben eine gelblich-braune Farbe und sind elektrische und thermische Isolierstoffe. Der Feststoff verbrennt in Sauerstoff. Mit Wasser zersetzt er sich unter Freisetzung von Wasserstoff. Es ist in warmen Alkalilaugen und Flusssäure löslich. Die Verbrennungswärme von Siliciummonoxid ist Berichten zufolge um 200-800 Kalorien höher als die einer Gleichgewichtsmischung aus Silicium und Siliciumdioxid, was darauf hindeutet, dass Siliciummonoxid eine andere Verbindung als die Mischung ist.
Struktur von Siliziummonoxid
Die molare Masse von Siliciummonoxid beträgt 44,0849 g/mol und seine Dichte 2,13 g/cm3. Es ist eine Verbindung aus Silizium- und Sauerstoffatomen, die im Verhältnis 1:1 gebunden sind. 2016 wurde festgestellt, dass Siliziummonoxid aus Teilen besteht, die eine siliziumähnliche Struktur annehmen, und Teilen, die eine siliziumdioxidähnliche Struktur annehmen.
Wenn es mit Helium gekühlt wird, ist Siliziummonoxid in einer Argon-Matrix gefangen; die Si-O-Bindungslänge beträgt 148,9 pm und liegt damit nahe an der von Siliziumdioxid, und die Dreifachbindung, die bei Kohlenmonoxid zu finden ist, wird nicht beobachtet.
Die Dimere bis Tetramere des Siliziummonoxids haben eine Ringstruktur, dargestellt als (Si-O)n, mit Si-Si-Bindungen. (Si-O)n disproportioniert bei 400-800 °C in wenigen Stunden und bei 1000-1440 °C schnell und irreversibel zu Si und SiO2.
Weitere Informationen zu Siliziummonoxid
1. Synthese von Siliziummonoxid
Das glasartig glänzende Siliziummonoxid wurde erstmals 1887 von Charles F. Maybery durch Reduktion von Siliziumdioxid mit Holzkohle hergestellt.
Wenn Silizium und Siliziumdioxid erhitzt werden, entsteht gasförmiges Siliziummonoxid. Der Rohstoff Siliciumdioxid kann aus Mineralien und Erzen gewonnen werden.
Siliziummonoxid kann auch durch Reduktion von Siliziumdioxid mit Kohlenmonoxid oder molekularem Wasserstoff bei hohen Temperaturen gewonnen werden.
2. Reaktionen von Siliziummonoxid
Wenn Siliziummonoxid zusammen mit Chlor- und Fluormolekülen konzentriert und dem Licht ausgesetzt wird, bilden sich die planaren Moleküle OSiCl2 und OSiF2 sowie das lineare Molekül OSiS Die Si-O-Bindungslänge von OSiCl2 beträgt 149 pm und die von OSiF2 148 pm Die Si-O-Bindungslänge von OSiS beträgt 149 pm und die von Si-S beträgt 190 pm.
Bei der Mikrowellenentladung entsteht Siliziumdioxid aus angereichertem Siliziummonoxid und Sauerstoffatomen. Siliziumdioxid hat eine lineare Struktur.
Verschiedene triatomische Moleküle können durch Ko-Fällung mit Aluminium, Natrium, Palladium, Gold und Silber synthetisiert werden. Beispiele sind lineare triatomische Moleküle wie PdSiO und AlSiO sowie nichtlineare triatomische Moleküle wie AgSiO und AuSiO und zyklische triatomische Moleküle wie NaSiO.