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甲矽烷

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甲矽烷
甲矽烷
矽烷
IUPAC名
silicane
別名 矽化氫
矽烷
識別
CAS號 7803-62-5  checkY
PubChem 23953
ChemSpider 22393
SMILES
 
  • [SiH4]
InChI
 
  • 1/H4Si/h1H4
InChIKey BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYAE
Gmelin 273
UN編號 2203
ChEBI 29389
RTECS VV1400000
性質
化學式 SiH4
摩爾質量 32.12 g·mol⁻¹
外觀 無色氣體
密度 0.7 g/ml(液態)
1.313 g L−1(氣態)[1]
熔點 −185 °C(88 K)([1]
沸點 −111.9 °C(161 K)([1]
溶解性 緩慢水解[1]
結構
分子構型 正四面體
Si-H鍵長 1.4798 Å[2]
偶極矩 0 D
熱力學[3]
ΔfHm298K 34.31 kJ/mol
S298K 204.61 J/mol·K
熱容 42.81 J/mol·K
危險性
GHS危險性符號
《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中易燃物的標籤圖案《全球化學品統一分類和標籤制度》(簡稱「GHS」)中高壓氣體的標籤圖案
GHS提示詞 Danger
H-術語 H220, H280
P-術語 P210, P222, P230, P280, P377, P381, P403, P410+403
主要危害 極易燃燒,在空氣中自燃
NFPA 704
4
2
3
 
爆炸極限 1.37–100%
PEL [4]
相關物質
相關氫化物 甲烷甲鍺烷
若非註明,所有數據均出自標準狀態(25 ℃,100 kPa)下。

甲矽烷(英語:Silane),也稱甲硅烷矽甲烷化學式SiH4,是一種矽烷;有時也被簡稱為矽烷(勿混淆)。它的結構與甲烷類似,只是用取代了甲中的。在室溫下,矽烷是一種易燃的氣體,在空氣中,無需外加火源,矽烷就可以自燃。但是有學者認為,矽烷本身是很穩定的,在自然狀態下,是以聚合物的狀態存在的。在超過420攝氏度的環境下,矽烷會分解成矽和氫,因此矽烷可以被用來以薄膜沉積提純矽,是半導體工業重要的特用電子級氣體之一[5]

甲矽烷是在1857年由德國化學家海因里希·布夫Heinrich Buff)和弗里德里希·維勒Friedrich Wöhler)通過鹽酸矽化鋁反應發現的。[6]

製備

工業上,多晶塊狀矽首先在攝氏200度置於流床反應器下化合:矽與通入的氯化氫形成三氯矽烷氫氣。反應式如下:


將經過蒸餾純化的三氯化矽置於有催化劑的resinous bed反應器而產生歧化反應,形成矽烷和四氯化矽。反應式如下:


此反應的催化劑常以金屬鹵化物爲主,尤其是氯化鋁

安全

甲矽烷會在54 °C(129 °F)下自燃。[7]至今已有多起因甲矽烷泄漏導致的燃燒和爆炸引起的傷亡事故。[8][9][10]

     

相較於純甲矽烷,經非活性氣體(如氮氣氬氣)稀釋的甲矽烷暴露於空氣時更容易燃燒,在純氮里只要加入1%的矽烷和就有可能引發爆炸。[11]

和甲烷不同,甲矽烷是劇毒,大鼠暴露於4小時的甲矽烷中的致死劑量(LC50)是0.96%(9,600 ppm)。另外,甲矽烷接觸眼睛產生的矽酸會刺激眼睛。[12]

參見

參考資料

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Haynes 2011,第4.87頁.
  2. ^ Haynes 2011,第9.29頁.
  3. ^ Haynes 2011,第5.14頁.
  4. ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. #0556. NIOSH. 
  5. ^ 台灣特品化學公司 (PDF). [2018-07-02]. (原始內容 (PDF)存檔於2015-09-21). 
  6. ^ Mellor, J. W. "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry", vol. VI, Longmans, Green and Co. (1947), p. 216.
  7. ^ Silane MSDS 互聯網檔案館存檔,存檔日期2014-05-19.
  8. ^ Chen, J. R. Characteristics of fire and explosion in semiconductor fabrication processes. Process Safety Progress. 2002, 21 (1): 19–25. S2CID 110162337. doi:10.1002/prs.680210106. 
  9. ^ Chen, J. R.; Tsai, H. Y.; Chen, S. K.; Pan, H. R.; Hu, S. C.; Shen, C. C.; Kuan, C. M.; Lee, Y. C. & Wu, C. C. Analysis of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2006, 25 (3): 237–244. S2CID 111176344. doi:10.1002/prs.10136. 
  10. ^ Chang, Y. Y.; Peng, D. J.; Wu, H. C.; Tsaur, C. C.; Shen, C. C.; Tsai, H. Y. & Chen, J. R. Revisiting of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant. Process Safety Progress. 2007, 26 (2): 155–158. S2CID 110741985. doi:10.1002/prs.10194. 
  11. ^ Kondo, S.; Tokuhashi, K.; Nagai, H.; Iwasaka, M. & Kaise, M. Spontaneous Ignition Limits of Silane and Phosphine. Combustion and Flame. 1995, 101 (1–2): 170–174. doi:10.1016/0010-2180(94)00175-R. 
  12. ^ MSDS for silane (PDF). vngas.com. 原始內容存檔於2009-02-20. 

延伸閱讀

外部連結