Monosilan

Strukturformel
Struktur von Monosilan
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Monosilan
Andere Namen	Siliciumwasserstoff Silakan Siliciumtetrahydrid Siliciumhydrid Silan
Summenformel	SiH4
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit unangenehmem Geruch<ref name="roempp">Eintrag zu Silane. In: Römpp Online. Georg Thieme VerlagVorlage:Abrufdatum</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 232-263-4 ECHA-InfoCard 100.029.331 PubChem 23953 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	32,12 g·mol−1
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	1,44 g·l−1 (1013 hPa, 0 °C)<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−185 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	−112 °C<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	rasche Hydrolyse in Wasser<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 220​‐​232​‐​280 P: 210​‐​222​‐​280​‐​377​‐​381​‐​403<ref name="GESTIS" />
MAK	Schweiz: 0,5 ml·m−3 bzw. 0,7 mg·m−3<ref>Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7803-62-5 bzw. Siliciumtetrahydrid)Vorlage:Abrufdatum</ref>
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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">A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100., verbesserte und stark erweiterte Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3.</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">Egon Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie: Mit einem Anhang: Chemiegeschichte. Walter de Gruyter, 2011, ISBN 978-3-11-023832-7, S. 319–320 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). </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">Barry Arkles: Silanes. (PDF) Reprint from Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Forth Edition, Volume 22, Page 38–69. In: Gelest. S. 53, abgerufen am 10. Dezember 2016 (). </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 />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Monosilan | Disilan | Trisilan | Tetrasilan | Pentasilan | Hexasilan Vorlage:Klappleiste/Ende