Monosilan

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
02 – Leicht-/Hochentzündlich 04 – Gasflasche
Gefahr
H- und P-Sätze H:
  • Extrem entzündbares Gas.
  • Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
P:
  • Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
  • Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann.
  • Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen
  • Vor Sonnenbestrahlung schützen. An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.
MAK

Schweiz: 0,5 ml/m3 bzw. 0,7 mg/m3

Monosilan ist der einfachste Vertreter der Silane (auch Siliciumwasserstoffe genannt) und somit das Siliciumanalogon von Methan, CH4. Es hat – im Gegensatz zu Methan – einen unangenehmen repulsiven Geruch.

Strukturformel
Struktur von Monosilan
Allgemeines
Name Monosilan
Andere Namen
  • Siliciumwasserstoff
  • Silakan
  • Siliciumhydrid
  • Silan
Summenformel SiH4
Kurzbeschreibung farbloses Gas mit unangenehmem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7803-62-5
EG-Nummer 232-263-4
ECHA-InfoCard 100.029.331
PubChem 23953
Eigenschaften
Molare Masse 32,12 g/mol
Aggregatzustand gasförmig
Dichte 1,44 g/l (1013 hPa, 0 °C)
Schmelzpunkt −185 °C
Siedepunkt −112 °C
Löslichkeit rasche Hydrolyse in Wasser

Herstellung

Monosilan kann im Labor durch Reaktion von Magnesiumsilicid mit Salzsäure hergestellt werden. Technische Herstellungsverfahren beruhen auf der Hydrierung von Siliciumtetrachlorid mit Lithiumhydrid im Lithiumchlorid/Kaliumchlorid-Eutektikum,

\mathrm{SiCl_4\ +\ 4\ LiH\longrightarrow\ SiH_4\ +\ 4\ LiCl}

bzw. auf der Dismutation von Hydrogenchlorsilanen, wie z.B. Trichlorsilan.

Chemische Eigenschaften

Monosilan ist hoch entzündlich und pyrophor, d.h., Monosilan entzündet sich an der Luft selbst. Austretendes Monosilan kann nicht gelöscht werden. Bei der Verbrennung entstehen Siliciumdioxid und Wasserdampf.

\mathrm{SiH_4 + 2\,O_2 \rightarrow SiO_2 + 2\,H_2O\  \quad \Delta H \ll 0}

In Wasser bei einem pH-Wert oberhalb von 7 zersetzen sich Silane zu Kieselsäure und Wasserstoff:

\mathrm{SiH_4 + 4\, H_2O\ _{\overrightarrow{\mathrm{pH\ >\ 7}}} \ Si(OH)_4 + 4\, H_2}
Monosilan und Wasser bilden Kieselsäure und Wasserstoff.

Unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss ist Monosilan bis ca. 300 °C stabil. Darüber tritt Zerfall in Silicium und Wasserstoff ein.

\mathrm{SiH_4 \rightarrow Si + 2\,H_2\  }

Durch Einwirkung von Halogenen oder Halogenwasserstoff in Gegenwart von Aluminiumchlorid lassen sich die Wasserstoffatome der Reihe nach ersetzen.

{\displaystyle \mathrm {SiH_{4}+\ HCl\ {\xrightarrow {>100\,{}^{\circ }C}}\ ClSiH_{3}+\,H_{2}} }

Bei der Umsetzung von Monosilan mit Alkalimetallen z.B. in Ethylenglycoldimethylether bilden sich die Silylverbindungen der entsprechenden Metalle:

{\displaystyle \mathrm {SiH_{4}+\ K\ {\xrightarrow {}}\ KSiH_{3}+\,0.5\ H_{2}} }
{\displaystyle \mathrm {SiH_{4}+\ 2\ K\ {\xrightarrow {}}\ KSiH_{3}+\,KH} }

Die UN-Nummer von Monosilan ist 2203, der Gefahrzettel 2.1.

Verwendung

Monosilan wird zur Abscheidung von Silicium-, Siliciumoxid- und Siliciumnitridschichten verwendet. Daher wird Monosilan hauptsächlich in der Halbleiterfertigung oder bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt.

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 09.02. 2024