Tetrachlorsilan

Strukturformel
	Strukturformel von Siliciumtetrachlorid
	Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Tetrachlorsilan
Andere Namen	Siliciumtetrachlorid
Summenformel	SiCl4
Kurzbeschreibung	stechend riechende, farblose Flüssigkeit<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	233-054-0
ECHA-InfoCard	100.030.037
PubChem	24816
ChemSpider	23201
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Eigenschaften
Molare Masse	169,90 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig<ref name="GESTIS" />
Dichte	1,48 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−70 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	57 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	260 hPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	reagiert heftig mit Wasser<ref name="GESTIS" />
Brechungsindex	1,41156 (25 °C)<ref name="CRC90_4_140">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Index of Refraction of Inorganic Liquids, S. 4-140.</ref>
Sicherheitshinweise
Gefahrensymbol	Gefahrensymbol
H- und P-Sätze	H: 301+331‐314‐335
	EUH: 014‐071
	P: 261‐271‐280‐303+361+353‐304+340+310‐305+351+338<ref name="GESTIS" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

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.

Geschichte

Tetrachlorsilan wurde zuerst 1823 von Jöns Jacob Berzelius hergestellt.<ref name="DOI10.1002/jlac.18922700114">Gustav Rauter: Ueber das Siliciumtetrachlorid. In: Justus Liebig’s Annalen der Chemie. Band 270, Nr. 1–2, 1892, S. 235–266, doi:10.1002/jlac.18922700114. </ref> Dazu leitete dieser Chlorgas über erhitztes Silicium oder ein Kieselsäure/Kohle-Gemisch und isolierte das entstandene Tetrachlorsilan in einer gekühlten Vorlage.<ref>Jöns Jacob Berzelius: Chlorkiesel. In: Lehrbuch der Chemie. 5. Auflage. Band 1. Arnold-Verlag, Dresden 1856, S. 325–326 (digitale-sammlungen.de). </ref>

<math>\mathrm{Si + 2 \ Cl_2\xrightarrow{\triangle} \ SiCl_4}</math>

<math>\mathrm{SiO_2 + \ C \ + \ 2 \ Cl_2 \xrightarrow{\triangle} \ SiCl_4 + \ CO_2 }</math>

Gewinnung und Darstellung

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

<math>\mathrm{Si + 2\ Cl_2 \rightarrow SiCl_4}</math>.

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

<math>\mathrm{Si + 4\ HCl \rightarrow SiCl_4 + 2\ H_2}</math>.

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:

<math>\mathrm{SiCl_4 + 4\ H_2O \rightarrow Si(OH)_4 + 4\ HCl}</math>

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.<ref name="ZAAC_1949_259_109">Joseph Goubeau, Rudolf Warncke: Zur Hydrolyse von Halogeniden. I. Die Hydrolyse des Siliciumtetrachlorids. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 259, Nr. 1–4, Oktober 1949, S. 109–120, doi:10.1002/zaac.19492590109. </ref> 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:<ref name="Pawlenko">Stephan Pawlenko: Organosilicon Chemistry. Walter de Gruyter, 1986, ISBN 978-3-11-086238-6, S. 18 (eingeschränkte Vorschau in der Google-BuchsucheSkriptfehler: Ein solches Modul „Vorlage:GoogleBook“ ist nicht vorhanden.).</ref>

<chem>SiCl4{} + 4 LiC4H9 ->[\mathrm{Et_2O}][] Si(C4H9)4{} + 4 LiCl</chem>

In ähnlicher Weise kann auch Tetramethylorthosilicat und Tetraethylorthosilicat hergestellt werden.<ref name="ppc">Siliziumtetrachlorid (Silicon tetrachloride). In: www.products.pcc.eu. PCC Gruppe, abgerufen am 10. September 2021. </ref> Das meiste Siliziumtetrachlorid wird aber zur Produktion von Kieselsäuren verwendet.<ref name="ppc" />