Tetrachlorsilan

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert

Gefahr

H- und P-Sätze

Giftig bei Verschlucken oder Einatmen.
Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
Kann die Atemwege reizen.

EUH: Reagiert heftig mit Wasser.

Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz/ Gehörschutz/ … tragen.
Bei Verschlucken: Sofort Giftinformationszentrum, Arzt oder … anrufen. Mund ausspülen.
Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen].
Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen. Sofort Giftinformationszentrum, Arzt oder … anrufen.
Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
An einem gut belüfteten Ort aufbewahren. Behälter dicht verschlossen halten.

Tetrachlorsilan (auch Siliciumtetrachlorid, Siliziumtetrachlorid) ist das perchlorierte Derivat von Monosilan. Es ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide mit der Summenformel SiCl₄. Es ist eine farblose, flüchtige, an feuchter Luft rauchende Flüssigkeit, die aus den Elementen Silicium und Chlor besteht.

Strukturformel

Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Tetrachlorsilan
Andere Namen	Siliciumtetrachlorid
Summenformel	SiCl₄
Kurzbeschreibung	stechend riechende, farblose Flüssigkeit
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	10026-04-7
EG-Nummer	233-054-0
ECHA-InfoCard	100.030.037
PubChem	24816
ChemSpider	23201
Eigenschaften
Molare Masse	169,90 g/mol⁻¹
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	1,48 g/cm³
Schmelzpunkt	−70 °C
Siedepunkt	57 °C
Dampfdruck	260 hPa (20 °C)
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser
Brechungsindex	1,41156 (25 °C)

Geschichte

Tetrachlorsilan wurde zuerst 1823 von Jöns Jacob Berzelius hergestellt. Dazu leitete dieser Chlorgas über erhitztes Silicium oder ein Kieselsäure/Kohle-Gemisch und isolierte das entstandene Tetrachlorsilan in einer gekühlten Vorlage.

$\mathrm {Si+2\ Cl_{2}{\xrightarrow {\triangle }}\ SiCl_{4}}$

$\mathrm {SiO_{2}+\ C\ +\ 2\ Cl_{2}{\xrightarrow {\triangle }}\ SiCl_{4}+\ CO_{2}}$

Gewinnung und Darstellung

Tetrachlorsilan wird üblicherweise durch die chemische Reaktion von Chlor mit heißem Silicium gewonnen:

$\mathrm {Si+2\ Cl_{2}\rightarrow SiCl_{4}}$ .

Da bei der weiteren Verarbeitung zu Siliciumdioxid Chlorwasserstoff entsteht, wird dieser ebenfalls genutzt, um so durch den Verbund Rohstoffe zu sparen:

$\mathrm {Si+4\ HCl\rightarrow SiCl_{4}+2\ H_{2}}$ .

Der dabei entstehende Wasserstoff kann für die Herstellung pyrogener Kieselsäure genutzt werden.

Eigenschaften

Tetrachlorsilan ist eine sehr reaktive Verbindung. Anders als die entsprechende Kohlenstoffverbindung Tetrachlormethan reagiert Tetrachlorsilan heftig mit Wasser:

$\mathrm {SiCl_{4}+4\ H_{2}O\rightarrow Si(OH)_{4}+4\ HCl}$

Die Hydrolyse von Tetrachlorsilan erfolgt dabei über die Zwischenstufen SiCl₃(OH), SiCl₂(OH)₂ und SiCl(OH)₃, welche bei niedrigeren Temperaturen isoliert werden können. Diese Zwischenprodukte können, wie bei anderen Silanolen, miteinander unter Wasserabspaltung z.B. zu linearen Verbindungen vom Typ Si_nO_(n-1)Cl_(2n+2) dimerisieren oder polymerisieren, wobei der gebildete Chlorwasserstoff die Polymerisation beschleunigt. Das erste Zwischenprodukt das Trichlormonosilanol dimerisiert analog anderen Monosilanolen, wie Trimethylsilanol, unter Bildung von Hexachlordisiloxan. Die Triebkraft der Reaktion ist in jedem Fall die Ausbildung der besonders stabilen Si–O–Si-Bindung.

Oxidationsmittel, Säuren, Alkohole, Basen, Ketone, Aldehyde u.v.a. reagieren ebenfalls mit Siliciumtetrachlorid. Es besitzt eine starke korrodierende Wirkung und wirkt ätzend auf Haut, Augen und Lungen.

Verwendung

Bei der Reinigung von Silicium wird Siliciumtetrachlorid zuweilen als Zwischenstufe verwendet. Durch Umsetzung mit Butyllithium in Diethylether kann Tetrabutylsilan hergestellt werden:

${\ce {SiCl4{}+4LiC4H9->[\mathrm {Et_{2}O} ][]Si(C4H9)4{}+4LiCl}}$

In ähnlicher Weise kann auch Tetramethylorthosilicat und Tetraethylorthosilicat hergestellt werden. Das meiste Siliziumtetrachlorid wird aber zur Produktion von Kieselsäuren verwendet.

Literatur

Jöns Jacob Berzelius: Chlorkiesel. In: Lehrbuch der Chemie. 5. Auflage. Band 1. Arnold-Verlag, Dresden 1856, S. 325–326 ( digitale-sammlungen.de).
Stephan Pawlenko: Organosilicon Chemistry. Walter de Gruyter, 1986, ISBN 978-3-11-086238-6.

Basierend auf einem Artikel in:

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