Trichlorsilan

Strukturformel
Strukturformel von Trichlorsilan
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name	Trichlorsilan
Andere Namen	Trichlormonosilan Siliciochloroform Siliciumchloroform Sitri TCS
Summenformel	SiHCl3
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch<ref name="GESTIS" />
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN EG-Nummer 233-042-5 ECHA-InfoCard 100.030.026 PubChem 24811 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	135,45 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig<ref name="GESTIS" />
Dichte	1,34 g·cm−3<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref>
Schmelzpunkt	−134 °C<ref name="GESTIS" />
Siedepunkt	32 °C<ref name="GESTIS" />
Dampfdruck	660 hPa (20 °C)<ref name="GESTIS" />
Löslichkeit	heftige Zersetzung in Wasser<ref name="GESTIS" />
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.030.026">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS" /> Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahr H- und P-Sätze H: 224​‐​260​‐​302​‐​331​‐​314 EUH: 014​‐​029​‐​071 P: 210​‐​231+232​‐​280​‐​303+361+353​‐​304+340​‐​305+351+338<ref name="GESTIS" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Trichlorsilan (auch Trichlormonosilan oder Siliciumchloroform genannt) ist eine Verbindung aus der Gruppe der Halogensilane.

Gewinnung und Darstellung

Industriell wird Trichlorsilan durch Reaktion von Chlorwasserstoff mit Silicium bei hohen Temperaturen hergestellt. Dieses Verfahren wurde bereits 1857 bei der ersten Synthese von Friedrich Wöhler und Heinrich Buff beschrieben.<ref name="J_L_Ann_Chem1857_104_94">H. Buff, F. Wöhler: Ueber neue Verbindungen des Siliciums. In: Annalen der Chemie und Pharmacie. Band 104, Nr. 1, 1857, S. 94–109, doi:10.1002/jlac.18571040108. </ref>

<math>\mathrm{Si + 3 \ HCl \rightarrow SiHCl_3 + H_2 }</math>

Auch bei der Reaktion von Tetrachlorsilan mit Silicium und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur wird Trichlorsilan gebildet.<ref name="Kirk-Othmer">Barry Arkles: Silanes. (pdf) Reprint from Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Forth Edition, Volume 22, S. 38–69. In: Gelest. S. 39, abgerufen am 10. Dezember 2016 (). </ref>

<math>\mathrm{3 \ SiCl_4 + \ 2 \ H_2 \ + \ Si \ \xrightarrow{550\ K} \ 4 \ SiHCl_3}</math>

Eigenschaften

Datei:Trichlorsilan-RID.JPG

Chlorsilane in Gefahrgut-Wagen

Trichlorsilan ist eine bei Standardbedingungen flüssige Verbindung. Die farblose, rauchende, hochentzündliche Flüssigkeit verströmt einen stechenden Geruch. Die Dämpfe sind schwerer als Luft und breiten sich daher am Boden aus, was eine Fernzündung ermöglicht. Bereits durch bloßen Kontakt mit Luft ist Selbstentzündung möglich. Bei Erhitzung zersetzt sich die Verbindung und es entstehen giftige oder ätzende Gase wie beispielsweise Chlorwasserstoff (HCl). In Gegenwart verschiedener Katalysatoren erfolgt Disproportionierung in Tetrachlorsilan und Monosilan:<ref name="Kirk-Othmer"/>

<math>\mathrm{4 \ SiHCl_3 \ \xrightarrow{Katalysator} \ 3 \ SiCl_4 \ + \ SiH_4}</math>

Trichlorsilan reagiert heftig mit Oxidationsmitteln, Aminen, Ammoniak, Aceton und starken Säuren. Metalle werden von Trichlorsilan angegriffen, wobei brennbare Gase (wie beispielsweise Wasserstoff) gebildet werden.

Zur Beförderung wird Trichlorsilan der Klasse 4.3 zugeordnet und hat die Gefahrenkennzeichnung X338 (leicht entzündlich, ätzend, mit Wasser gefährlich reagierend).

Verwendung

Trichlorsilan ist Zwischenprodukt bei der Herstellung von Solarsilicium. Das zu reinigende Silicium reagiert mit Chlorwasserstoff zu Trichlorsilan und Wasserstoff, wobei als Nebenprodukte auch Siliciumtetrachlorid SiCl₄, Hexachlordisilan Si₂Cl₆ und Dichlorsilan SiH₂Cl₂ entstehen:

<chem>Si + 3 HCl -> SiHCl3 + H2</chem>

Danach wird das Trichlorsilan in einem aufwändigen Verfahren destilliert und an beheizten Reinstsiliciumstäben zu Silicium, Siliciumtetrachlorid und Chlorwasserstoff zersetzt:

<chem>2 SiHCl3 -> Si + SiCl4 + 2 HCl</chem>

Trichlorsilan wird außerdem zur Erzeugung von Trichlorsilylanionen von Phosphor und Schwefel verwendet. Die Anionen Bis(trichlorosilyl)phosphid, [P(SiCl₃)₂]⁻, und Trichlorosilylsulfid, [SSiCl₃]⁻, sind interessante Reagenzien.<ref>Uwe Böhme, Sophie Riedel: Trichlorosilyl Anions of p‐Block Elements – New Applications for Simple Molecules. In: European Journal of Inorganic Chemistry. Band 2022, Nr. 32, 17. November 2022, doi:10.1002/ejic.202200571. </ref> So kann die Phosphorverbindung [n-Bu₄N][P(SiCl₃)₂] anstelle von weißem Phosphor in der chemischen Industrie eingesetzt werden.<ref>J. Chris Slootweg: Sustainable Phosphorus Chemistry: A Silylphosphide Synthon for the Generation of Value‐Added Phosphorus Chemicals. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 57, Nr. 22, 28. Mai 2018, S. 6386–6388, doi:10.1002/anie.201803692. </ref>

Die Schwefelverbindung [n-Bu₄N][SSiCl₃] kann zur Umwandlung organischer Verbindungen in die entsprechenden Schwefelderivate genutzt werden.<ref>Michael B. Geeson, Pablo Ríos, Wesley J. Transue, Christopher C. Cummins: Orthophosphate and Sulfate Utilization for C–E (E = P, S) Bond Formation via Trichlorosilyl Phosphide and Sulfide Anions. In: Journal of the American Chemical Society. Band 141, Nr. 15, 17. April 2019, S. 6375–6384, doi:10.1021/jacs.9b01475. </ref>

Weblinks

Datei:Commons-logo.svg

Commons: Trichlorosilan – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

<references />

Vorlage:Klappleiste/Anfang Monofluorsilan | Difluorsilan | Trifluorsilan | Tetrafluorsilan

Monochlorsilan | Dichlorsilan | Trichlorsilan | Tetrachlorsilan

Monobromsilan | Dibromsilan | Tribromsilan | Tetrabromsilan

Monoiodsilan | Diiodsilan | Triiodsilan | Tetraiodsilan
Vorlage:Klappleiste/Ende