Was ist Tetramethylsilan?
Tetramethylsilan (TMS) ist eine siliciumorganische Verbindung mit der Summenformel Si(CH3)4 oder SiMe4 (Me = CH3).
Es hat die einfachste Struktur aller siliciumorganischen Verbindungen und wird als unpolares Molekül mit tetraedrischer Struktur eingestuft.
Es hat ein Molekulargewicht von 88,23, einen Schmelzpunkt von -102,2 °C, einen Siedepunkt von 26,6 °C, eine Dichte von 0,648 g/cm3 und ist bei Raumtemperatur eine farblose, transparente Flüssigkeit, flüchtig und riecht nach Petroleum. Der Stoff ist sehr gut löslich in Ethanol und Diethylether, aber kaum löslich in Wasser.
Es handelt sich um eine hochentzündliche Flüssigkeit, die sich bereits bei Temperaturen unter 0 °C entzünden kann. Aus diesem Grund ist es als Gefahrstoff eingestuft.
Es ist unter normalen Lagerbedingungen stabil, darf aber nicht mit starken Oxidationsmitteln, starken Säuren oder starken Basen gemischt werden.
Anwendungen von Tetramethylsilan
Tetramethylsilan wird hauptsächlich als interner Standard in der kernmagnetischen Resonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) unter Verwendung von 1H, 13C und 29Si sowie als Vorläufermaterial für Siliziumdioxid und Siliziumkarbid bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) verwendet. Der NMR-Peak von Tetramethylsilan verschiebt sich deutlich in den niederfrequenten Bereich. Das liegt daran, dass die Siliziumatome in Tetramethylsilan weniger elektronegativ sind als die Kohlenstoffatome und Wasserstoff- und Kohlenstoffatome stark abschirmen.
Das bedeutet, dass sie die Probenpeaks von organischen Verbindungen im Allgemeinen nicht stören. Der Singulett-Peak von Tetramethylsilan ist daher mit δ 0,0 definiert. Ein weiterer Vorteil ist, dass es chemisch nicht reaktiv und sehr flüchtig ist und nach den NMR-Messungen leicht entfernt werden kann; es muss schnell geöffnet und verwendet werden, um zu vermeiden, dass es Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt, insbesondere wenn es als Referenzmaterial in der NMR verwendet wird. Dies könnte die Ergebnisse beeinträchtigen.
Eine andere Anwendung, die chemische Gasphasenabscheidung (CVD), ist eine Abscheidungsmethode, mit der dünne Schichten aus verschiedenen Substanzen hergestellt werden. Der Film wird durch eine chemische Reaktion auf der Oberfläche des Substrats oder in der Dampfphase abgeschieden. Bei dieser Methode ist Tetramethylsilan ein Vorläufer von Siliziumdioxid oder Siliziumkarbid. Zu welcher Verbindung es sich entwickelt, hängt von den Wachstumsbedingungen ab.
Funktionsweise von Tetramethylsilan
Die Funktionsweise von Tetramethylsilan wird anhand von Synthesemethoden und chemischen Reaktionen erläutert:
1. Verfahren zur Synthese von Tetramethylsilan
Eine Methode zur Laborsynthese von Tetramethylsilan ist die Zugabe von Chlortrimethylsilan oder Siliciumtetrachlorid zu Methylmagnesiumbromid, das in trockenem Dibutylether hergestellt wurde. Das nach dieser Methode hergestellte Tetramethylsilan wird im Allgemeinen durch Reinigung mit Hilfe einer Füllkörperkolonne zweimal gereinigt.
2. Chemische Reaktion von Tetramethylsilan
Es entsteht als Nebenprodukt bei der direkten Reaktion von Chlormethan mit Silicium unter Bildung von Methylchlorsilan (SiClx(CH3)4-x x = 1, 2, 3).
Bei der Reaktion mit n-Butyllithium wird es lithiiert und ergibt Si(CH3)3CH2Li. Diese Verbindung wird als Alkylierungsreagenz hergestellt und ist eine weit verbreitete Verbindung.
Arten von Tetramethylsilan
Tetramethylsilan wird hauptsächlich als chemisches Reagenz verkauft. Weitere Anwendungen sind der Vertrieb als Chemikalie für die Herstellung von Dünnschichten für industrielle Zwecke.
Tetramethylsilan als Reagenz ist in verschiedenen Mengen erhältlich, z. B. 10 ml , 25 ml, 100 ml, 10 g und 50 g. Aufgrund seines niedrigen Siedepunkts von 27,5 °C muss dieses Reagenz gekühlt gelagert werden. Es wird als biochemisches Reagenz, NMR-Messreagenz und internes Standardreagenz für Quantifizierungs- und Messlösungen verwendet.