Tetrasilan

Strukturformel
Allgemeines
Name	Tetrasilan
Andere Namen	n-Tetrasilan
Summenformel	Si4H10
Kurzbeschreibung	farblose, an der Luft selbstentzündliche Flüssigkeit[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	616-515-4
ECHA-InfoCard	100.132.456
PubChem	6327668
Wikidata	Q16705844
Eigenschaften
Molare Masse	122,42 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig[1]
Dichte	0,792 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	−89,9 °C[2]
Siedepunkt	108,1 °C[2]
Dampfdruck	27 Torr (20 °C)[1]
Löslichkeit	Zersetzung in Wasser[1]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
H- und P-Sätze	H: 250
	P: ?
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Tetrasilan ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Silane mit der Halbstrukturformel SiH₃–(SiH₂)₂–SiH₃. Es ist das Siliciumanalogon des n-Butans und ist konstitutionsisomer zu iso-Tetrasilan.

Darstellung und Reaktionen

Tetrasilan kann im Gemisch mit anderen Silanen durch Umsetzung von Magnesiumsilicid (Mg₂Si) mit wässrigen Säuren, z. B. mit 20%iger Phosphorsäure bei 50–60 °C gewonnen werden.[4]

\mathrm {Mg_{2}Si+\ 4H^{+}\ \longrightarrow \ Si_{n}H_{2n+2}}

Im gewonnenen Rohsilan können Silane bis n=15 isoliert werden, wobei das Gemisch neben dem linearen n–Tetrasilan auch iso–Tetrasilan enthält. Bei der Umsetzung von Magnesiumsilicid mit 25%iger Salzsäure entstehen 40 % Monosilan, 30 % Disilan, 15 % Trisilan, 10 % Tetrasilan und 5 % höhere Silane.[5] Das Gemisch kann durch fraktionierende Destillation getrennt werden.

Daneben können höhere Silane auch durch Einwirkung von stillen elektrische Entladungen auf Monosilan gewonnen werden:[4]

\mathrm {SiH_{4}\ \rightarrow \ SiH_{2}\ +\ H_{2}}

\mathrm {SiH_{2}\ +\ SiH_{4}\rightarrow \ H_{3}Si{-}SiH_{3}}

\mathrm {SiH_{2}\ +\ H_{3}Si{-}SiH_{3}\rightarrow \ H_{3}Si{-}SiH_{2}{-}SiH_{3}}

\mathrm {SiH_{2}\ +\ H_{3}Si{-}SiH_{2}{-}SiH_{3}\rightarrow \ H_{3}Si{-}SiH_{2}{-}SiH_{2}{-}SiH_{3}}

Eigenschaften

Tetrasilan ist eine farblose, pyrophore Flüssigkeit von widerwärtigem Geruch, die bereits unter 54 °C zur Selbstentzündung neigt.[1] Im Vergleich zu Trisilan ist reines Tetrasilan weniger stabil und zersetzt sich bei Raumtemperatur am Tageslicht langsam unter Wasserstofffreisetzung und Bildung der kürzeren Homologen.[6]

Reaktionen

Aus Tetrasilan bildet sich durch photochemische Disproportionierung 3-Silylpentasilan und Disilan:[7]

\mathrm {2\ Si_{4}H_{10}\rightarrow \ Si_{2}H_{6}\ +H_{3}Si{-}SiH(Si_{2}H_{6})_{2}}

Durch Erhitzung von n-Tetrasilan in Xylol in Gegenwart von Aluminiumchlorid kann iso-Tetrasilan gewonnen werden.[8]

\mathrm {2\ H_{3}Si{-}SiH_{2}{-}SiH_{2}{-}SiH_{3}\longrightarrow \ H_{3}Si{-}SiH(SiH_{3})_{2}}

Einzelnachweise

Material Safety Data Sheet for Tetrasilane (Si₄H₁₀) (PDF-Datei)
David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. Internet Version 2005. Auflage. (Internet-Version: ), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Inorganic Compounds, S. 4-81 – 4-81.
Vorlage:CL Inventory/nicht harmonisiertFür diesen Stoff liegt noch keine harmonisierte Einstufung vor. Wiedergegeben ist eine von einer Selbsteinstufung durch Inverkehrbringer abgeleitete Kennzeichnung von tetrasilane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 3. Dezember 2016.
Ralf Steudel: Chemie der Nichtmetalle: Synthesen - Strukturen - Bindung – Verwendung. De Gruyter, 2014, ISBN 978-3-11-030797-9, S. 294–295 (eingeschränkte Vorschau).
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).
Alfred Stock, Paul Stiebeler, Friedrich Zeidler: Siliciumwasserstoffe, XVI.: Die höheren Siliciumhydride. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 56, Nr. 7, 4. Juli 1923, S. 1695–1705, doi:10.1002/cber.19230560735.
F. Fehér, I. Fischer: Beiträge zur Chemie des Siliciums und Germaniums, XXVIII. Die photochemische Disproportionierung von n-Tetrasilan, Darstellung und Eigenschaften von 3-Silylpentasilan. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 421, Nr. 1, März 1976, S. 9–14, doi:10.1002/zaac.19764210103.
Franz Fehér, Franz Ocklenburg und Dieter Skrodzki: Beiträge zur Chemie des Siliciums und Germaniums, XXXII, Isomerisierung von höheren Silanen mit Aluminiumchlorid. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 35, 1980, S. 869–872 (PDF, freier Volltext).

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[voltaix-1] Material Safety Data Sheet for Tetrasilane (Si₄H₁₀) (PDF-Datei)

[CRC-Handbook-2] David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. Internet Version 2005. Auflage. (Internet-Version: ), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Inorganic Compounds, S. 4-81 – 4-81.

[3] Vorlage:CL Inventory/nicht harmonisiertFür diesen Stoff liegt noch keine harmonisierte Einstufung vor. Wiedergegeben ist eine von einer Selbsteinstufung durch Inverkehrbringer abgeleitete Kennzeichnung von tetrasilane im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 3. Dezember 2016.

[Steudel2014-4] Ralf Steudel: Chemie der Nichtmetalle: Synthesen - Strukturen - Bindung – Verwendung. De Gruyter, 2014, ISBN 978-3-11-030797-9, S. 294–295 (eingeschränkte Vorschau).

[Wiberg2011-5] 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).

[Siliciumwasserstoffe_XVI-6] Alfred Stock, Paul Stiebeler, Friedrich Zeidler: Siliciumwasserstoffe, XVI.: Die höheren Siliciumhydride. In: Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. Band 56, Nr. 7, 4. Juli 1923, S. 1695–1705, doi:10.1002/cber.19230560735.

[ZAAC_1976_9-7] F. Fehér, I. Fischer: Beiträge zur Chemie des Siliciums und Germaniums, XXVIII. Die photochemische Disproportionierung von n-Tetrasilan, Darstellung und Eigenschaften von 3-Silylpentasilan. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 421, Nr. 1, März 1976, S. 9–14, doi:10.1002/zaac.19764210103.

[8] Franz Fehér, Franz Ocklenburg und Dieter Skrodzki: Beiträge zur Chemie des Siliciums und Germaniums, XXXII, Isomerisierung von höheren Silanen mit Aluminiumchlorid. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 35, 1980, S. 869–872 (PDF, freier Volltext).