Tetrafluorsilan

Strukturformel
	Struktur von Tetrafluorsilan
	Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Tetrafluorsilan
Andere Namen	Silicium(IV)-fluorid; Siliciumtetrafluorid;
Summenformel	SiF4
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit stechendem Geruch<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	232-015-5
ECHA-InfoCard	100.029.104
PubChem	24556
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Eigenschaften
Molare Masse	104,1 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	4,372 kg·m−3 (15 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Sublimationspunkt	−95,2 °C<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	hydrolysiert in Wasser<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 280‐330‐314
	EUH: 071
	P: 260‐280‐303+361+353‐304+340‐305+351+338‐403+233<ref name="GESTIS" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Tetrafluorsilan (SiF₄) ist eine Siliciumverbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide. Es ist ein farbloses, giftiges, unbrennbares Gas. In der Halbleiterindustrie entsteht Siliciumtetrafluorid beim Entfernen von Siliciumdioxid-Schichten auf Wafern mittels Flusssäure.

Herstellung

Verfahren 1

Hergestellt wird es aus Calciumfluorid und Siliciumdioxid (Sand) mit konzentrierter Schwefelsäure. Folgende Reaktionen laufen ab: Umsetzung von Fluorit zu Fluorwasserstoff

<math>\mathrm{H_2SO_4 + CaF_2 \rightarrow 2 \; HF + CaSO_4}</math>

Der Fluorwasserstoff reagiert dann mit dem SiO₂

<math>\mathrm{4 \; HF + SiO_2 \rightarrow SiF_4 + 2 \; H_2O}</math>

Unter Säureüberschuss wird die Hydrolyse von SiF₄ verhindert.

Das so erhaltene SiF₄ ist allerdings nur 80 bis 90%ig. Es enthält sauerstoffhaltige Produkte wie F₃Si–O–SiF₃ oder F₃Si–O–SiF₂–O–SiF₃. Beim Transport von SiF₄ in Pipelines zerfallen diese Moleküle in SiF₄ und SiO₂. Dabei setzt das SiO₂ die Rohrleitungen zu. Die chemische Industrie hatte das Verfahren des Transportes von SiF₄ in Pipelines anstelle des gefährlicheren Fluorwasserstoffs entwickelt, um entferntere Produktionsstätten per Pipeline mit Fluoriden zu versorgen. Aufgrund der geschilderten Probleme fand dieses Verfahren jedoch keine Verbreitung.<ref>W. Legat, Dissertation 1978, Gießen.</ref>

Verfahren 2

Beim Erhitzen von Bariumhexafluorosilicat entsteht SiF₄, es kann auch Ammoniumhexafluorosilicat<ref>Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA Vorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref> oder die Hexafluorokieselsäure selbst verwendet werden:<ref>G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 212–213.</ref>

<math>\mathrm{BaSiF_6 \rightarrow BaF_2 + SiF_4 \ }</math>

<math>\mathrm{H_2SiF_6 \rightarrow 2 \ HF + SiF_4}</math>

Verfahren 3

Im Labormaßstab lässt sich Tetrafluorsilan durch Umsetzung von Tetrachlorsilan mit Calciumfluorid bei 450 bis 500 °C darstellen:<ref name="DOI10.1002/zaac.19693650311">H. P. Boehm: Ein einfaches Verfahren zur Darstellung von Siliciumtetrafluorid. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 365, Nr. 3–4, April 1969, S. 176–179, doi:10.1002/zaac.19693650311. </ref>

<math>\mathrm{SiCl_4 + 2 CaF_2 \rightarrow SiF_4 + \ 2 \ CaCl_2}</math>

Eigenschaften

Siliciumtetrafluorid hat einen stechenden Geruch und ist bei Feuchtigkeit stark rauchend, wobei der Rauch aus Fluorokieselsäure und Siliciumdioxid besteht.<ref name="GESTIS" /> Es wechselt beim Abkühlen durch Resublimation von der gasförmigen Phase direkt in die feste Phase. Das Gas ist ab einem Druck von 50 atm verflüssigbar. Seine kritische Temperatur liegt bei −14,15 °C, sein kritischer Druck bei 37,2 bar, seine Tripelpunkttemperatur bei −86,8 °C und sein Tripelpunktdruck bei 2,240 bar.<ref name="GESTIS" />