Was ist Monosilan?
Monosilan ist ein Hydrid des Siliciums, ein farbloses Gas mit einem eigentümlichen Geruch.
Es ist eine anorganische Verbindung mit der chemischen Formel SiH4 und einem Molekulargewicht von 32,12. Hydride mit einem Silicium (Si) werden als Monosilane bezeichnet, solche mit zwei Silicium (Si) als Disilane und solche mit drei Si als Trisilane.
Anwendungen von Monosilan
Monosilan ist der Ausgangsstoff für den Halbleiter Silizium und ein wichtiges industrielles Material: Oberhalb von 420 °C zerfällt Silan in Silizium (Si) und Wasserstoff (H) und kann daher bei der chemischen Abscheidung von Silizium aus der Gasphase verwendet werden.
Verbindungen, bei denen die vier Wasserstoffatome von Monosilan durch Alkoxy- und Alkylgruppen ersetzt sind (z. B. (CH3O)3SiCH3), werden hauptsächlich zur Oberflächenbehandlung von anorganischen Füllstoffen verwendet, z. B. zur Verbesserung der Dispersion und Fließfähigkeit. Hexamethyldisilazan ((CH3)3SiNHSi(CH3)3) wird für die Oberflächenbehandlung von anorganischen Materialien verwendet, um die Kompatibilität mit organischen Harzen zu verbessern.
Dimethylchlorsilan ((CH3)2SiHCl) wird als Rohstoff für Silylierungsmittel und Silankopplungsmittel verwendet. Sie spielen eine wichtige Rolle bei der Verknüpfung von organischen und anorganischen Materialien und werden in einer Vielzahl von Anwendungen wie der pharmazeutischen Synthese, Kunstharzen, Klebstoffen und Glasfasern eingesetzt.
Durch Hydrolyse und Polymerisation von Dimethylchlorsilan entstehen außerdem Silikonöle. Silikon ist der Oberbegriff für Materialien, die auf Organopolysiloxanen basieren, d. h. auf organischen Gruppen, die an Siloxanbindungen gebunden sind (alternierende Silizium- und Sauerstoffbindungen, die ein Polymer bilden).
Siliconpolymere weisen aufgrund der Siloxanbindung als Hauptgerüst eine ausgezeichnete Hitze- und Witterungsbeständigkeit sowie chemische Stabilität auf. Aufgrund des Vorhandenseins organischer Gruppen (hauptsächlich Methylgruppen CH3) verfügen sie außerdem über einzigartige Grenzflächeneigenschaften, wie z. B. wasserabweisende Eigenschaften und Trennwirkung.
Die auf Silizium basierende Polymerverbindung Monosilan (eine Substanz, deren Hauptkette aus Si-Si-Bindungen besteht und organische Substituenten wie Methyl- und Phenylgruppen als Seitenketten aufweist) ist als optoelektronisches Material für organische Fotoleitermaterialien, organische EL und organische Dünnschichtsolarzellen bekannt. Polydimethylsiloxan, eine Art von Monosilan, wird als Rohstoff für Siliziumcarbid-fasern verwendet.
Funktionsweise von Monosilan
Es wird durch Luftsauerstoff schnell oxidiert und zerfällt in Wasser (H2O) und Siliziumdioxid (SiO2). Es reagiert auch allmählich mit Wasser, sodass es mit Vorsicht gehandhabt werden muss. Es hat einen Schmelzpunkt von -185 °C und einen Siedepunkt von -112 °C. Es ist unlöslich in Ether, Benzol, Chloroform und Ethanol.
Weitere Informationen über Monosilane
1. Verfahren zur Herstellung von Monosilan
Trichlorsilan (SiHCl3), das hauptsächlich durch die Reaktion von metallischem Silizium (Si) mit Salzsäure (HCl) entsteht, wird katalytisch disproportioniert, um Dichlorsilan (SiH2Cl2), Tetrachlorsilan (SiCl4), Monochlorsilan (SiH3Cl) und ein Gemisch von Silanen zu erhalten. Das Monosilan wird dann durch Reinigung und Trennung durch Destillation hergestellt.
Weitere bekannte industrielle Verfahren zur Herstellung von Monosilanen sind die Reduktion von Chlorsilan und Tetraethoxysilan ((CH3CH2O)4Si), die Reaktion von Magnesiumsilicid (Mg2Si) mit Ammoniumsalzen und die Disproportionierung von Trialkoxysilan (RO3SiH).
2. Handhabung und Lagerung von Monosilan
Monosilan ist ein hochentzündliches und brennbares Gas, das sich bei Kontakt mit Luft spontan entzünden kann. Es kann sich auch durch Erhitzung oder Verbrennung zersetzen, wobei Silizium und Wasserstoff entstehen, die eine Brand- oder Explosionsgefahr darstellen. Daher ist es wichtig, sie fern von Zündquellen wie Hitze und Funken, Oxidationsmitteln, Sauerstoff, Sprengstoffen, Halogenen, Druckluft, Säuren und Basen zu lagern.
Die Behälter sollten versiegelt und verschlossen in einem gut belüfteten Raum bei Temperaturen unter 40 °C gelagert werden, fern von direktem Sonnenlicht und Feuer. Wegen der Gefahr von Hautreizungen, starken Augenreizungen und Reizungen der Atemwege sollten bei der Handhabung geeignete Schutzhandschuhe, Schutzbrillen und Schutzmasken getragen werden, und zwar nur in gut belüfteten Bereichen.