四塩化ケイ素

四塩化ケイ素
名前
	IUPAC名テトラクロロシラン
	その他の名前四塩化ケイ素; テトラクロロシラン
識別子
CAS番号	10026-04-7 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	23201 ;
ECHA 情報カード	100.030.037
EC番号	233-054-0;
パブケム CID	24816;
RTECS番号	品番;
ユニ	96L75U0BM3 ;
国連番号	1818
CompTox ダッシュボード ( EPA )	ＤＴＸＳＩＤ００２９７１１;
	InChI InChI=1S/Cl4Si/c1-5(2,3)4 キー: FDNAPBUWERUEDA-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/Cl4Si/c1-5(2,3)4;
	笑顔 [Si](Cl)(Cl)(Cl)Cl;
プロパティ
化学式	塩化ケイ素
モル質量	169.90 グラム/モル
外観	無色の液体
密度	1.483グラム/ cm3
融点	−68.74 °C (−91.73 °F; 204.41 K)
沸点	57.65 °C (135.77 °F; 330.80 K)
水への溶解度	反応してシリカを形成する
溶解度	ベンゼン、トルエン、クロロホルム、エーテルに可溶
蒸気圧	25.9kPa で20℃
磁化率（χ）	−88.3·10 −6 cm 3 /モル
構造
結晶構造	四面体
座標幾何学	4
熱化学
標準モル; エントロピー ( S ⦵ 298 )	240 J·モル−1 ·K −1
; 標準生成エンタルピー (Δ f H ⦵ 298 )	−687 kJ·モル−1
危険
	GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	警告
危険有害性情報	H315、H319、H335
注意事項	P261、P264、P271、P280、P302+P352 、P304 + P340 、P305+P351+P338、P312、P321、P332+P313、P337+P313、P362、P403+P233、P405、P501
NFPA 704 (ファイアダイヤモンド)	3 0 2 わ
安全データシート（SDS）	ICSC 0574 安全データシート
関連化合物
その他の陰イオン	四フッ化ケイ素; 四臭化ケイ素; 四ヨウ化ケイ素
その他の陽イオン	四塩化炭素; 四塩化ゲルマニウム塩化; スズ(IV); 四塩化チタン
関連するクロロシラン	クロロシラン; ジクロロシラントリ; クロロシラン
補足データページ
	四塩化ケイ素（データページ）
	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。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

四塩化ケイ素またはテトラクロロシランは、化学式SiCl ₄の無機化合物です。空気中で煙を発する無色の揮発性液体です。商業用途の高純度シリコンおよびシリカの製造に使用されます。クロロシランファミリーの一部です。

準備

四塩化ケイ素は、フェロシリコン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素と炭素の混合物などのさまざまなケイ素化合物の塩素化によって製造されます。フェロシリコンルートが最も一般的です。 ^[3]

実験室では、シリコンを600℃（1,112℉）で塩素処理することでSiCl4_を調製することができる。 ^[1]

Si + 2 Cl ₂ → SiCl ₄

1823年にイェンス・ヤコブ・ベルセリウスによって初めて作成されました。^[4]

塩化物鉱石からの金属精錬工程で副産物として塩素が生成される場合、塩水はシリカで汚染される可能性がある。まれに、汚染された塩水を電気分解すると、シリカ中の二酸化ケイ素が四塩化ケイ素に変換されることがある。^[5]

反応

加水分解および関連反応

他のクロロシランやシランと同様に、四塩化ケイ素は水と容易に反応します。

SiCl ₄ + 2 H ₂ O → SiO ₂ + 4 HCl

この反応は液体を空気にさらすと観察でき、SiCl4_{蒸気は水分と反応して煙を発生し、シリカと}塩酸の雲のようなエアロゾルを生成します。^[6]対照的に、四塩化炭素は容易に加水分解されません。

アルコールと反応してオルトケイ酸エステルを生成します。

SiCl ₄ + 4 ROH → Si(OR) ₄ + 4 HCl

ポリシリコン塩化物

より高い温度では、四塩化ケイ素の同族体は、次の反応によって製造できます。

Si + 2 SiCl ₄ → Si ₃ Cl ₈

実際、シリコンの塩素化はヘキサクロロジシランSi ₂ Cl ₆の形成を伴います。鎖内に最大6個のシリコン原子を含む一連の化合物は、分留法を使用して混合物から分離できます。^[1]

他の求核剤との反応

四塩化ケイ素は、その反応性から古典的な求電子剤である。^[7]グリニャール試薬や有機リチウム化合物と処理すると、さまざまな有機ケイ素化合物が形成される。

4 RLi + SiCl ₄ → R ₄ Si + 4 LiCl

水素化物試薬による還元によりシランが得られる。

他のSiXとの比較₄化合物

用途

四塩化ケイ素は、繰り返し分留による精製に適した沸点を持つため、超高純度のシリコンであるポリシリコンの製造中間体として使用されます^[3] 。四塩化ケイ素は、水素化反応器で水素ガスによってトリクロロシラン(HSiCl ₃ )に還元され、シーメンス法で直接使用されるか、さらにシラン(SiH ₄ ) に還元されて流動床反応器に注入されます。四塩化ケイ素は、これら 2 つのプロセスの両方で副産物として再び現れ、水素化反応器でリサイクルされます。約 1250 °C で水素を使用して四塩化ケイ素を還元する気相エピタキシーが行われました。

塩化ケイ素
₄(g) + 2 H
₂(g) → Si(s) + 4 HCl (g) 1250°Cで^[11]

生産されたポリシリコンは、結晶シリコン製の従来の太陽電池用のウェハーとして太陽光発電産業で大量に使用され、また半導体産業でも使用されています。

四塩化ケイ素は、加水分解してヒュームドシリカにすることもできます。高純度の四塩化ケイ素は光ファイバーの製造に使用されます。このグレードには、トリクロロシランなどの水素含有不純物が含まれていてはなりません。光ファイバーは、MCVD や OFD などのプロセスを使用して製造され、酸素の存在下で四塩化ケイ素が純粋なシリカに酸化されます。

溶融シリカの製造における原料として。

安全と環境問題

中国では、補助金制度によって刺激された太陽光発電セルの需要増加に関連して、四塩化ケイ素の生産による汚染が報告されている。^[12] MSDSには、「あらゆる接触を避けてください！必ず医師に相談してください！（中略）吸入すると喉の痛みや灼熱感を引き起こします」と記載されている。^[13]

四塩化ケイ素を水で加水分解すると、塩酸の酸性反応に研磨性シリカの危険性が加わり、酸による損傷がさらに悪化し、酸の腐食作用による損傷がさらに悪化します。

参照

四塩化ケイ素（データページ）

参考文献

^ abc PW Schenk (1963). 「リン(V) フッ化物」。G. Brauer (編) 著。分取無機化学ハンドブック、第2版。第1巻。NY、NY: Academic Press。pp. 282–683。
^ ab Zumdahl, SS (2009).化学原理（第6版）。ホートンミフリン。p. A22。ISBN 978-0-618-94690-7。
^ ab Simmler, W. 「無機ケイ素化合物」。ウルマン工業化学百科事典。ワインハイム: Wiley-VCH。doi : 10.1002 / 14356007.a24_001。ISBN 978-3527306732。
^ ベルゼリウス、ジャック。（1824年）。「Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar」[フッ化水素酸とその最も重要な化合物の調査]。Kongliga Vetenskapsakademiens Nya Handlingar [王立科学アカデミーの新しい議事録]。シリーズ第3弾（スウェーデン語）。12：46-98。ページ 57-58 より: 「Då silicium upphettas i en ström ab chrom , tänder det sig och brinner, samt om gasen innehöll atm. luft, lemnar det kiseljord i form af ett ullikt skelett. […] Silicium glödgadt i en strom af iod Gas, har icke kunnat fås att dermed förbinda sig. " (シリコンを塩素の流れの中で加熱すると、発火して燃焼します。また、ガスに大気が含まれている場合は、奇妙な形のシリカが残ります。"シリコンがある程度酸化されていれば、珪土も残ります。シリコンは塩素中で同じように燃焼します。空気中での可燃性を失っているかどうかにかかわらず、速度の遅さ。燃焼生成物は凝縮して液体となり、そこから取り出すと無色になるはずです。この液体は揮発性が高く、流動性が高く、空気中ではほぼ瞬時に蒸発し、白い煙を放出します。珪土の残留物を含む。シアン化物のような刺激臭があり、水中に沈殿するとすぐに浮き上がり、大部分は溶解するが、少量の珪土が溶解せずに残る。水の量が少ない場合、例えば、それぞれ1滴ずつ加えると、クロロシリコンは浮遊し、シリカは剥離した半透明の状態のまま溶解しません。この液体は、他の電気陰性物質と塩素の化合物に似ています。酸とリトマス紙のように反応するため、揮発性のため、紙は接触点からかなり離れたところまで赤くなります。これは、シリコンが揮発性である化合物の 2 番目の既知の例です。空気の常温ではカリウムは作用しないが、クロロシリコンのガス中で加熱すると発火して燃焼し、シリコンに結合したカリウムの残留物が生じる。ヨウ素ガス流中で加熱されたシリコンは、それに縛られてはいけません。
^ ホワイト、ジョージ・クリフォード (1986)。塩素処理ハンドブック（第2版）。ニューヨーク：ヴァン・ノストランド・ラインホールド。pp. 33–34。ISBN 0-442-29285-6。
^ Clugston, M.; Flemming, R. (2000). Advanced Chemistry . Oxford University Press. p. 342. ISBN 978-0199146338。
^ グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。
^ ab シリコン化合物、シリコンハロゲン化物。Collins , W.: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; John Wiley & Sons, Inc, 2001。
^ 「HH結合の結合長はどれくらいですか？」Answers.com。
^ Ebsworth, EAV「揮発性シリコン化合物」、 Taube, H.、Maddock, AG、「無機化学」、Pergamon Press Book: New York, NY、1963年、第4巻。
^ Morgan, DV; Board, K. (1991).半導体マイクロテクノロジー入門(第2版). チチェスター、ウェストサセックス、イギリス: John Wiley & Sons. p. 23. ISBN 0471924784。
^ 「中国、太陽エネルギー企業が廃棄物を放置」ワシントンポスト、2008年3月9日。
^ 「国際化学物質安全性カードテトラクロロシラン」.

[Brauer-1] PW Schenk (1963). 「リン(V) フッ化物」。G. Brauer (編) 著。分取無機化学ハンドブック、第2版。第1巻。NY、NY: Academic Press。pp. 282–683。

[b1-2] Zumdahl, SS (2009).化学原理（第6版）。ホートンミフリン。p. A22。ISBN 978-0-618-94690-7。

[Ullmann-3] Simmler, W. 「無機ケイ素化合物」。ウルマン工業化学百科事典。ワインハイム: Wiley-VCH。doi : 10.1002 / 14356007.a24_001。ISBN 978-3527306732。

[4] ベルゼリウス、ジャック。（1824年）。「Undersökning af flusspatssyran och dess märkvärdigaste föreningar」[フッ化水素酸とその最も重要な化合物の調査]。Kongliga Vetenskapsakademiens Nya Handlingar [王立科学アカデミーの新しい議事録]。シリーズ第3弾（スウェーデン語）。12：46-98。ページ 57-58 より: 「Då silicium upphettas i en ström ab chrom , tänder det sig och brinner, samt om gasen innehöll atm. luft, lemnar det kiseljord i form af ett ullikt skelett. […] Silicium glödgadt i en strom af iod Gas, har icke kunnat fås att dermed förbinda sig. " (シリコンを塩素の流れの中で加熱すると、発火して燃焼します。また、ガスに大気が含まれている場合は、奇妙な形のシリカが残ります。"シリコンがある程度酸化されていれば、珪土も残ります。シリコンは塩素中で同じように燃焼します。空気中での可燃性を失っているかどうかにかかわらず、速度の遅さ。燃焼生成物は凝縮して液体となり、そこから取り出すと無色になるはずです。この液体は揮発性が高く、流動性が高く、空気中ではほぼ瞬時に蒸発し、白い煙を放出します。珪土の残留物を含む。シアン化物のような刺激臭があり、水中に沈殿するとすぐに浮き上がり、大部分は溶解するが、少量の珪土が溶解せずに残る。水の量が少ない場合、例えば、それぞれ1滴ずつ加えると、クロロシリコンは浮遊し、シリカは剥離した半透明の状態のまま溶解しません。この液体は、他の電気陰性物質と塩素の化合物に似ています。酸とリトマス紙のように反応するため、揮発性のため、紙は接触点からかなり離れたところまで赤くなります。これは、シリコンが揮発性である化合物の 2 番目の既知の例です。空気の常温ではカリウムは作用しないが、クロロシリコンのガス中で加熱すると発火して燃焼し、シリコンに結合したカリウムの残留物が生じる。ヨウ素ガス流中で加熱されたシリコンは、それに縛られてはいけません。

[White_Chlorine-5] ホワイト、ジョージ・クリフォード (1986)。塩素処理ハンドブック（第2版）。ニューヨーク：ヴァン・ノストランド・ラインホールド。pp. 33–34。ISBN 0-442-29285-6。

[6] Clugston, M.; Flemming, R. (2000). Advanced Chemistry . Oxford University Press. p. 342. ISBN 978-0199146338。

[7] グリーンウッド、ノーマン N. ; アーンショウ、アラン (1997)。元素の化学(第 2 版)。バターワース-ハイネマン。ISBN 978-0-08-037941-8。

[collins-8] シリコン化合物、シリコンハロゲン化物。Collins , W.: Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; John Wiley & Sons, Inc, 2001。

[9] 「HH結合の結合長はどれくらいですか？」Answers.com。

[Ebsworth-10] Ebsworth, EAV「揮発性シリコン化合物」、 Taube, H.、Maddock, AG、「無機化学」、Pergamon Press Book: New York, NY、1963年、第4巻。

[Morgan&Board-11] Morgan, DV; Board, K. (1991).半導体マイクロテクノロジー入門(第2版). チチェスター、ウェストサセックス、イギリス: John Wiley & Sons. p. 23. ISBN 0471924784。

[12] 「中国、太陽エネルギー企業が廃棄物を放置」ワシントンポスト、2008年3月9日。

[13] 「国際化学物質安全性カードテトラクロロシラン」.

準備

反応