Qu’est-ce que le trichlorosilane ?
Le trichlorosilane est un composé inorganique dont la formule chimique est HCl3Si.
Il est également appelé trichlorosilane, trichlorure de silicium ou TCS. Le trichlorosilane peut être utilisé comme matière première pour le silicium polycristallin de haute pureté (anglais : Polysilicon).
Le trichlorosilane est classé comme dangereux et inflammable en vertu de la loi sur la sécurité et la santé industrielles et comme substance nocive en vertu de la loi sur le contrôle des substances toxiques et nocives. Il fait également partie de la catégorie 3 des substances spontanément combustibles et interdites à l’eau et des composés de silicium chloré de la loi sur les services de lutte contre l’incendie.
Utilisations du trichlorosilane
Le trichlorosilane est principalement utilisé dans les domaines de la chimie inorganique et organique. Dans le domaine de la chimie des matériaux inorganiques, il joue un rôle extrêmement important en tant que matière première pour le silicium de haute pureté destiné aux semi-conducteurs, et dans le domaine de la chimie des matériaux organiques en tant que matière première pour les matériaux de couplage des silanes. Plus précisément, ils peuvent être utilisés dans la production d’éléments individuels tels que les diodes, les plaquettes et les résines de silicone.
Dans d’autres domaines de la synthèse organique, il devrait également être utilisé comme matière première pour des composés organosilanes spéciaux et comme agent réducteur.
Propriétés du trichlorosilane
Le trichlorosilane a un point de fusion de -126,6°C et un point d’ébullition de 31,8°C. Il s’agit d’un liquide incolore et transparent à température ambiante, à l’odeur piquante.
Il est très inflammable et s’enflamme facilement dans l’air. Le NaOH (hydroxyde de sodium) ou le NaHCO3 (bicarbonate de sodium) peuvent être utilisés pour neutraliser quelques gouttes de trichlorosilane.
Structure du trichlorosilane
Le trichlorosilane est un composé inorganique constitué d’hydrogène, de chlore et de silicium. Il présente une structure tétraédrique avec un atome d’hydrogène et trois atomes de chlore liés à un atome de silicium central. Sa masse molaire est de 135,45 g/mol et sa densité de 1,342 kg/m3.
Autres informations sur le trichlorosilane
1. Synthèse du trichlorosilane
Industriellement, le trichlorosilane est obtenu par pulvérisation de chlorure d’hydrogène gazeux sur de la poudre de silicium à 300°C. Cette réaction produit de l’hydrogène et du trichlorosilane. Dans des réacteurs bien conçus, le rendement du trichlorosilane est de 80-90%. Les principaux sous-produits sont H2SiCl2 (dichlorosilane), SiCl4 (tétrachlorure de silicium) et Si2Cl6 (hexachlorure de disilicium). Le trichlorosilane peut être extrait de ces sous-produits par distillation.
De plus, la réaction inverse peut être utilisée pour produire du monosilicium de haute pureté.
Le sous-produit tétrachlorure de silicium peut également réagir avec de l’hydrogène et du silicium pour produire du trichlorosilane.
2. Réaction du trichlorosilane
Lorsque le trichlorosilane réagit avec l’humidité de l’air, du chlorure d’hydrogène gazeux corrosif est généré et de la silice se forme.
Le trichlorosilane peut être utilisé pour convertir l’acide benzoïque en dérivés du toluène. Tout d’abord, l’acide carboxylique devient un composé trichlorosilyl benzyle, suivi de la conversion du dérivé benzylsilyle en un dérivé du toluène par une base.
L’hydrosilylation des trichlorosilanes et des réactions similaires permettent la synthèse de composés organosiliciés utiles. Les exemples incluent l’octadécyltrichlorosilane, le perfluorooctyltrichlorosilane et le perfluorodécyltrichlorosilane. Le perfluorodécyltrichlorosilane est un produit de la famille des perfluorodécyltrichlorosilanes.
3. Le trichlorosilane en tant que matière première
Les composés organosiliciés obtenus par hydrosilylation du trichlorosilane ou par des réactions similaires peuvent être utilisés en science des surfaces et en nanotechnologie pour former des monocouches auto-assemblées. La couche contenant du fluor réduit l’énergie de surface afin de réduire l’adhésion.
Ils sont principalement utilisés dans les revêtements MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), les tampons de microfabrication pour la lithographie par nano-impression et le moulage par injection. Moulage par injection.