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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
一酸化ケイ素 | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.030.198 |
| EC番号 |
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| 382 | |
| メッシュ | シリコン+一酸化ケイ素 |
パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| SiO | |
| モル質量 | 44.08グラム/モル |
| 外観 | 茶黒色のガラス質の固体 |
| 密度 | 2.13グラム/ cm3 |
| 融点 | 1,702 °C (3,096 °F; 1,975 K) |
| 沸点 | 1,880 °C (3,420 °F; 2,150 K) |
| 不溶性の | |
| 危険 | |
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |
| 引火点 | 不燃性 |
| 関連化合物 | |
その他の陰イオン
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硫化ケイ素 セレン化ケイ素 テルル化ケイ素 |
その他の陽イオン
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一酸化炭素 酸化 ゲルマニウム(II) 酸化 スズ(II) 酸化鉛 (II) |
| 二酸化ケイ素 | |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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 インフォボックス参照
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一酸化ケイ素は化学式SiOの化合物で、ケイ素は酸化状態+2で存在します。気相では二原子分子です。[1] 恒星系で検出されており[2] 、宇宙で最も一般的なケイ素酸化物と言われています。 [3]
固体形態
SiO ガスを急速に冷却すると、凝縮して茶色/黒色の高分子ガラス状物質 (SiO) nを形成します。これは市販されており、SiO のフィルムを堆積するために使用されます。ガラス状の (SiO) n は空気と湿気に敏感です。[要説明] [要出典]
酸化
その表面は室温で空気中で容易に酸化され、SiO 2表面層を形成して材料をそれ以上の酸化から保護します。しかし、(SiO) n は400 °C から 800 °C の間で数時間でSiO 2と Si に不可逆的に不均化しますが、反応は完了しません。[4]
生産
SiOの形成に関する最初の正確な報告は、1887年にクリーブランドのケース応用科学学校の化学者チャールズ・F・メイベリー（1850-1927）によってなされました[5]。メイベリーは、電気炉で金属の存在しない状態でシリカを木炭で還元すると、ガラスのような光沢のある非晶質の緑がかった黄色の物質としてSiOが形成されると主張しました[6] 。 この物質は常に木炭とシリカ粒子の界面に存在していました。
メイベリーは、物質の化学的性質、比重、燃焼分析などを調べて、その物質は SiO であると推測しました。SiO 2と C の部分的な化学還元を表す式は、次のように表すことができます。
- SiO
2+ C ⇌ SiO + CO
SiO 2を2倍の量の炭素で完全に還元すると、元素シリコンと2倍の量の一酸化炭素が生成されます。1890年、ドイツの化学者クレメンス・ウィンクラー（ゲルマニウムの発見者）は、燃焼炉で二酸化ケイ素とシリコンを加熱してSiOの合成を試みた最初の人物でした。[7]
- SiO
2+シリコン ⇌ 2 SiO
しかし、ウィンクラーは混合物の温度が1000℃程度しかなかったため、一酸化物を生成することができなかった。この実験は1905年にウェスティングハウスのエンジニア、ヘンリー・ノエル・ポッター（1869-1942）によって繰り返された。ポッターは電気炉を使用して1700℃の温度に達し、SiOの生成を観察することができた。[5] ポッターはSiOの固体形態の特性と用途も調査した。[8] [9]
気体形態
SiO は揮発性があるため、鉱石や鉱物をシリコンと一緒に加熱して気体の SiO を生成することでシリカを除去できます。[1] しかし、その蒸気圧を正確に測定することが困難であること、および実験設計の詳細に依存することから、SiO の蒸気圧 (g) については文献でさまざまな値が報告されています。石英 (SiO 2 )るつぼ内のシリコンの融点における溶融シリコン上の p SiOについては、ある研究では 0.002 atm という値が得られました。 [10] 純粋な非晶質 SiO 固体の直接蒸発については、0.001 atm と報告されています。[11]コーティング システムについては、SiO 2とシリサイドの相境界で、0.01 atm と報告されています。 [12]
シリカ自体、またはSiO2を含む耐火物は、高温でH2またはCOで還元することができる。例：[ 13 ]
- SiO
2(s) + H
2(g) ⇌ SiO(g) + H
2O(g)
SiO生成物が揮発する（除去される）と、平衡は右にシフトし、SiO 2の消費が継続します。シリカの重量減少率が界面に垂直なガス流量に依存することから、この減少率は対流拡散または反応表面からの物質移動によって制御されていると考えられます。[14] [15]
気体（分子）形態
一酸化ケイ素分子は、ヘリウムで冷却されたアルゴンマトリックスに閉じ込められています。これらの条件では、SiO結合長は148.9 pm [3]から151 pmの間です。[16]この結合長は、マトリックスから分離された線状分子SiOのSi = O二重結合の長さ（148 pm）に似ています。
2(O=Si=O)であり、一酸化炭素のような三重結合が存在しないことを示唆している。[3] しかし、SiOの三重結合の計算された結合長は150 pm、結合エネルギーは794 kJ/molであり、これもSiOで報告された値に非常に近い。[16] 炭素類似体では、二酸化炭素の正式な二重結合（116 pm）も一酸化炭素の三重結合長（112.8 pm）に近い。これを考慮すると、SiOで観察された結合長は、二原子分子の少なくとも一部の三重結合特性と一致している可能性がある。特に、SiOの二重結合構造は、軽い主族元素からなる分子に対するルイスのオクテット則の例外であるが、SiOの三重結合はこの規則を満たしている。この異常性にもかかわらず、モノマーSiOの寿命は短く、n = 2,3,4,5の(SiO) 'n' オリゴマーが知られており、 [17]すべてが閉環構造を持ち、シリコン原子が架橋酸素原子を介して結合している（つまり、各酸素原子は2つのシリコン原子に単結合しており、Si-Si結合はない）という観察は、低原子価シリコン原子を含むSi=O二重結合構造がモノマーである可能性が高いことを示唆している。[3]
アルゴンマトリックス中のSiO分子をフッ素、塩素、または硫化カルボニル（COS）とともに凝縮し、その後光を照射すると、平面分子OSiFが生成される。
2（Si-O距離148 pm）およびOSiCl
2（Si-O 149 pm）、および線状分子OSiS（Si-O 149 pm、Si-S 190 pm）である。[3]
マトリックスから分離された分子SiOは、マイクロ波放電によって生成された酸素原子と反応して分子SiOを生成する。
2線形構造を持っています。
金属原子（ Na、Al、Pd、Ag、Auなど）をSiOと共蒸着すると、線形（AlSiOおよびPdSiO）、非線形（AgSiOおよびAuSiO）、環状（NaSiO）構造の三原子分子が生成されます。[3]
固体（ポリマー）形態
ポッターは、SiO 固体は黄褐色で、電気および熱の絶縁体であると報告した。固体は酸素中で燃焼し、水を分解して水素を放出する。温かいアルカリ水酸化物およびフッ化水素酸に溶解する。ポッターは、SiO の燃焼熱は Si と SiO 2 の平衡混合物よりも 200 ～ 800 カロリー高いと報告したが (これはおそらく、SiO がユニークな化合物である証拠として使用できる)、[18] いくつかの研究では、市販の固体一酸化ケイ素材料は、Si と SiO 2相の界面で何らかの化学結合を持つ、アモルファス SiO 2 とアモルファス Si の不均質混合物であると特徴付けられている。 [ 19 ] [ 20 ]ポッターの報告と相関する最近の分光学的研究では、市販の固体一酸化ケイ素材料は、アモルファスSiO 2とアモルファスSiの不均質混合物とは見なされないことが示唆されている。[21]
星間現象
星間SiOは、1971年に巨大分子雲Sgr B2で検出された後に初めて報告されました。[22] SiOは、原始星流出中の衝撃ガスの分子トレーサーとして使用されます。 [23]
参考文献
- ^ ab Holleman, Arnold Frederik; Wiberg, Egon (2001)、Wiberg, Nils (ed.)、Inorganic Chemistry、Eagleson, Mary 訳、Brewer, William、サンディエゴ/ベルリン: Academic Press/De Gruyter、ISBN 0-12-352651-5
- ^ Gibb, AG; Davis, CJ; Moore, TJT, 「大質量の若い恒星からの流出に向けたSiO 5 → 4放出の調査」Monthly Notices of the Royal Astronomical Society、382、3、1213-1224。doi :10.1111/j.1365-2966.2007.12455.x、arXiv : 0709.3088v1。
- ^ abcdef Peter JutziとUlrich Schubert (2003)シリコン化学：原子から拡張システムまでWiley-VCH ISBN 3-527-30647-1。
- ^ HERTL, W.; PULTZ, WW (1967). 「固体一酸化ケイ素の不均化と蒸発」アメリカセラミックス協会誌50 ( 7). Wiley: 378–381. doi :10.1111/j.1151-2916.1967.tb15135.x. ISSN 0002-7820.
- ^ ab JW Mellor「無機化学と理論化学の包括的論文集」第6巻、Longmans、Green and Co.（1947年）235ページ。
- ^ CF Maybery Amer. Chem. Journ. 9, 11, (1887).
- ^ C. ウィンクラーBer . 23、(1890) p. 2652。
- ^ 米国特許182,082、1905年7月26日。
- ^ EF Roeber HC Parmelee（編）電気化学および冶金産業、第5巻（1907年）442ページ。
- ^ 「半導体シリコン技術ハンドブック」、WC O'Mara、RB Herring、LP Hunt、Noyes Publications (1990)、p. 148
- ^ Nuth III, Joseph A.; Ferguson, Frank T. (2006). 「酸素に富む恒星周流でケイ酸塩が核形成する: SiO の新しい蒸気圧データ」.天体物理学ジャーナル. 649 (2). アメリカ天文学会: 1178–1183. Bibcode :2006ApJ...649.1178N. doi : 10.1086/506264 . ISSN 0004-637X. S2CID 123656840.
- ^ 「高温酸化耐性コーティング」、米国科学アカデミー/米国工学アカデミー (1970)、p. 40
- ^ Charles A. (2004) Schacht Refractories ハンドブック。CRC Press、ISBN 0-8247-5654-1。
- ^ Han, Gilsoo; Sohn, Hong Yong ( 2005). 「反応時のガス体積変化の影響を考慮したシリカの水素還元の速度論」アメリカセラミックス協会誌。88 (4). Wiley: 882–888. doi :10.1111/j.1551-2916.2005.00144.x. ISSN 0002-7820.
- ^ Gardner, Richard A. (1974). 「水素中におけるシリカの還元速度論」. Journal of Solid State Chemistry . 9 (4). Elsevier BV: 336–344. Bibcode :1974JSSCh...9..336G. doi :10.1016/0022-4596(74)90092-9. ISSN 0022-4596.
- ^ ab 無機化学、Holleman-Wiberg、Academic Press (2001) p. 858。
- ^ Chrystie, Robin SM; Janbazi, Hossein; Dreier, Thomas; Wiggers, Hartmut; Wlokas, Irenäus; Schulz, Christof (2019-01-01). 「TMS および HMDSO からの炎ベースの SiO2 ナノ粒子合成の比較研究: SiO-LIF 濃度測定および詳細シミュレーション」。Proceedings of the Combustion Institute。37 (1): 1221–1229。doi : 10.1016 /j.proci.2018.07.024。ISSN 1540-7489。S2CID 139291303 。
- ^ JW Mellor「無機化学と理論化学の包括的論文集」第6巻、Longmans、Green and Co.（1947年）234ページ。
- ^ Friede B.、 Jansen M. (1996) いわゆる一酸化ケイ素に関するコメント。Journal of Non-Crystalline Solids、204、2、202-203。doi :10.1016/S0022-3093(96)00555-8。
- ^ Schulmeister K. およびMader W. (2003) TEM によるアモルファス一酸化シリコンの構造の調査。Journal of Non-Crystalline Solids、320、1-3、143-150。doi :10.1016/S0022-3093(03)00029-2。
- ^ Gunduz, DC, Tankut, A., Sedani, S., Karaman, M. and Turan, R. (2015) 電子ビーム蒸着法による一酸化ケイ素のシリコン酸化物薄膜の結晶化と相分離メカニズム。Phys. Status Solidi C, 12: 1229–1235. doi :10.1002/pssc.201510114.
- ^ Wilson, RW; Penzias, AA; Jefferts, KB; Kutner, M.; Thaddeus, P. (1971). 「星間一酸化ケイ素の発見」. The Astrophysical Journal . 167 : L97. Bibcode :1971ApJ...167L..97W. doi : 10.1086/180769 . ISSN 0004-637X.
- ^ Martin-Pintado, J.; Bachiller, R.; Fuente, A. (1992-02-01). 「分子流出における衝撃ガスのトレーサーとしての SIO 放出」.天文学と天体物理学. 254 : 315. Bibcode :1992A&A...254..315M. ISSN 0004-6361.