Monosilan
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, abstoßenden Geruch.<ref name="Legrum">Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag (2011) S. 68–69, ISBN 978-3-8348-1245-2.</ref>
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,<ref name="roempp" />
- <math>\mathrm{SiCl_4\ +\ 4\ LiH\longrightarrow\ SiH_4\ +\ 4\ LiCl}</math>
bzw. auf der Dismutation von Hydrogenchlorsilanen, wie z. B. Trichlorsilan.<ref name="HoWi">Vorlage:Holleman-Wiberg</ref>
Chemische Eigenschaften
Monosilan ist hoch entzündlich und pyrophor, d. h., Monosilan entzündet sich an der Luft selbst. Bei der Verbrennung entstehen Siliciumdioxid und Wasserdampf.
- <math>\mathrm{SiH_4 + 2\,O_2 \rightarrow SiO_2 + 2\,H_2O\ \quad \Delta H \ll 0}</math>
In Wasser bei einem pH-Wert oberhalb von 7 zersetzen sich Silane zu Kieselsäure und Wasserstoff:
- <math>\mathrm{SiH_4 + 4\, H_2O\ _{\overrightarrow{\mathrm{pH\ >\ 7}}} \ Si(OH)_4 + 4\, H_2}</math>
- 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.
- <math>\mathrm{SiH_4 \rightarrow Si + 2\,H_2\ }</math>
Durch Einwirkung von Halogenen oder Halogenwasserstoff in Gegenwart von Aluminiumchlorid lassen sich die Wasserstoffatome der Reihe nach ersetzen.<ref name="Wiberg2011">Vorlage:Literatur</ref>
- <math>\mathrm{SiH_4 + \ HCl\ \xrightarrow{> 100\, {}^{\circ}C} \ ClSiH_3 + \, H_2}</math>
Bei der Umsetzung von Monosilan mit Alkalimetallen z. B. in Ethylenglycoldimethylether bilden sich die Silylverbindungen der entsprechenden Metalle:<ref name="Gelest">Vorlage:Internetquelle</ref>
- <math>\mathrm{SiH_4 + \ K \ \xrightarrow{} \ KSiH_3 + \, 0.5 \ H_2}</math>
- <math>\mathrm{SiH_4 + \ 2 \ K \ \xrightarrow{} \ KSiH_3 + \, KH}</math>
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.
Einzelnachweise
<references />