Silan

Silanlar — ümumi formulu SinH2n+2 olan Silisium (Si) və Hidrogen (H) birləşmələridir. Bu, monosilan (SiH4), disilan (Si2H6) və bəzi yüksəksəviyyəli silisium-hidrogen birləşmələri daxil olmaqla bir sıra birləşmələr üçün ümumi bir termindir. Onlar arasında monosilan daha geniş yayılmışdır, bəzən qısaca silan adlandırılır. Silanlar empirik formulu SiₓHᵧ olan doymuş kimyəvi birləşmələrdir. Onlar hidrosilanlar adlanan birləşmələr sinfinə daxildir; bu sinfə Si–H və digər Si–X rabitələrinə malik birləşmələr daxildir. Bütün silanlarda tetraedrik quruluşa malik silisium atomları və terminal hidridlər mövcuddur. Bu birləşmələr yalnız Si–H və Si–Si tipli tək rabitələrə malikdir. Si–H rabitəsinin uzunluğu təxminən 146,0 pm, Si–Si rabitəsinin uzunluğu isə 233 pm təşkil edir. Silanların quruluşu alkanların analoqlarıdır: metanın analoqu olan silan (SiH₄) ilə başlayır, etanın analoqu disilan (Si₂H₆) ilə davam edir və bu ardıcıllıq bu şəkildə davam edir. Silanlar əsasən nəzəri və akademik baxımdan maraq doğuran birləşmələrdir Silan kəskin sarımsaq qoxusuna malik rəngsiz bir qazdır. Suda həll olur, etanolda, efirdə, benzolda, xloroformda, silisium xloroformunda və silisium tetraxloriddə demək olar ki həll olmur. Silanların kimyəvi xassələri alkanlardan qat-qat aktivdir və asanlıqla oksidləşir. Hava ilə təmasda olduqda özbaşına yanma baş verə bilər.

 Tərkibi və izomerləri 
Siklopentasilan quruluş baxımından siklopentana bənzəyir, lakin ölçü etibarilə daha böyükdür. Silanların ən sadə izomeri silisium atomlarının budaqlanmamış, tək zəncir şəklində yerləşdiyi quruluşdur. Bu izomer bəzən n-izomer (buradakı n — normal sözündəndir, lakin bu, onun mütləq ən çox rast gəlinən izomer olduğu anlamına gəlmir) adlandırılır. Silisium atomlarından ibarət zəncir bir və ya bir neçə silisium atomunda budaqlana da bilər. Silisium atomlarının sayı artdıqca mümkün izomerlərin sayı sürətlə çoxalır.

Silanlar silisium atomlarının sayına görə aşağıdakı ardıcıllıqla davam edir:

Silan, SiH₄ — 1 silisium və 4 hidrogen atomu; metanın analoqu

 Disilan, Si₂H₆ və ya H₃Si–SiH₃ — 2 silisium və 6 hidrogen atomu; etanın analoqu
 Trisilan, Si₃H₈ və ya H₂Si(–SiH₃)₂ — 3 silisium və 8 hidrogen atomu; propanın analoqu
 Tetraslan, Si₄H₁₀ və ya H₃Si–SiH₂–SiH₂–SiH₃ — 4 silisium və 10 hidrogen atomu; butanın analoqu bir izomeri mövcuddur: izotetraslan (izobutanın analoqu)
 Pentasilan, Si₅H₁₂ və ya H₃Si–SiH₂–SiH₂–SiH₂–SiH₃ — 5 silisium və 12 hidrogen atomu; pentanın analoqu
 iki izomeri mövcuddur:
 izopentasilan — H₃Si–SiH₂–SiH(–SiH₃)₂
 neopentasilan — Si(SiH₃)₄
 (müvafiq olaraq izopentan və neopentanın analoqlarıdır)
 Heksasilan, Si₆H₁₄ və ya H₃Si–SiH₂–SiH₂–SiH₂–SiH₂–SiH₃ — 6 silisium və 14 hidrogen atomu; heksanın analoqu

 Adlandırma 
Silanlar müvafiq ədədi çoxaldıcı ön şəkilçiyə "-silan" şəkilçisinin əlavə olunması yolu ilə adlandırılır. Məsələn: disilan (Si₂H₆), trisilan (Si₃H₈), tetraslan (Si₄H₁₀), pentasilan (Si₅H₁₂) və s. Ön şəkilçilər əsasən yunan mənşəlidir. Lakin bəzi istisnalar mövcuddur: nonasilan latın mənşəli ön şəkilçiyə malikdir, undekasilan və tridekasilan isə qarışıq (yunan–latın) mənşəli ön şəkilçilərlə adlandırılır. Bərk fazada mövcud olan polimer quruluşlu silisium hidridləri polisilisium hidridləri adlanır. Əgər xətti polisilen tipli polisilisium hidridlərində hidrogen atomları alkil və ya aril yan qrupları ilə əvəz olunarsa, bu birləşmələr polisilanlar kimi tanınır.

 Xiral silanlar 
3-sililheksasilan

(H₃Si–SiH₂–SiH(–SiH₃)–SiH₂–SiH₂–SiH₃)

dövri olmayan, ikili quruluşa malik ən sadə xiral silisium hidridi hesab olunur.

 Siklosilanlar 
Siklosilanlar da mövcuddur. Onlar quruluş baxımından sikloalkanların analoqlarıdır və SiₙH₂ₙ (n > 2) ümumi formuluna malikdir.

 Kiçik silanlar üçün məlumatlar 
+ Kiçik silanların fiziki xüsusiyyətləri Silan Formula Ərimə temperaturu (°C) Qaynama temperaturu (°C) Sıxlıq (g/sm³, 25 °C-də) Xarici görünüş Silan SiH4 −185 −112 — Rəngsiz qaz Disilan Si2H6 −132 −14 — Rəngsiz qaz Trisilan Si3H8 −117 53 0,743 Rəngsiz maye Siklotrisilan Si3H6 — — — — Tetraslan Si₄H₁₀ −90 108 0,793 Rəngsiz maye Pentasilan Si₅H₁₂ −72,8 153 0,827 Rəngsiz maye Siklopentasilan Si₅H₁₀ −10,5 194 0,963 Rəngsiz maye Heksasilan Si₆H₁₄ −44,7 193,6 0,847 Rəngsiz maye

 İstehsal 
Silanlar üzərində aparılan ilkin tədqiqatlar Alfred Stock və Carl Somiesky tərəfindən həyata keçirilmişdir. Monosilan və disilan artıq məlum olsa da, Stock və Somiesky 1916-cı ildən başlayaraq SiₙH₂ₙ₊₂ silsiləsinin növbəti dörd üzvünü — n = 6-ya qədər olan birləşmələri aşkar etmişlər. Onlar həmçinin bərk fazalı polimer quruluşlu silisium hidridlərininJ. W. Mellor, "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry," Vol. VI, Longman, Green and Co. (1947) pp. 223–227. əmələ gəlməsini sənədləşdirmişlər. Onların istifadə etdiyi sintez üsullarından biri metal silisidlərin hidrolizi idi. Bu üsul nəticəsində müxtəlif silanlardan ibarət qarışıq alınırdı və bu qarışığın ayrılması yüksək vakuum xətti üzərində aparılmalı olurdu. Silanlar (SiₙH₂ₙ₊₂) alkanlarla (CₙH₂ₙ₊₂) müqayisədə istilik baxımından daha az sabitdir. Onlar adətən dehidrogenləşmə reaksiyasına məruz qalaraq hidrogen və polisilanlar əmələ gətirirlər. Bu səbəbdən heptasilandan (Si₇H₁₆) daha yüksək silanların ayrılması və təmiz halda əldə edilməsi çətin olmuşdur. Silanların sintezi üçün istifadə edilən üsullardan biri də Şlezinger prosesidir. Bu proses zamanı perxlorsilanlar litium-alüminium hidrid ilə reaksiyaya daxil edilərək silanlar alınır.

 Tətbiq sahələri 
SiH₄ üçün əsas və mühüm tətbiq sahəsi mikroelektronika sənayesidir. Metal–üzvi kimyəvi buxar çökdürülməsi (MOCVD) prosesi zamanı silan istilik parçalanması nəticəsində silisiuma çevrilir:

<chem> SiH4 → Si + 2 H2 </chem>

 Təhlükələr 
Silan hava ilə qarışdıqda partlayıcıdır (1–98 % SiH₄). Digər aşağı molekullu silanlar da hava ilə partlayıcı qarışıqlar əmələ gətirə bilər. Aşağı molekullu maye silanlar yüksək dərəcədə alışandır və bu risk silisium zəncirinin uzunluğu artdıqca daha da yüksəlir. 

 Aşkarlanma və risklərin idarə olunması ilə bağlı məqamlar 
Silan havadan bir qədər daha sıx, disilan və trisilan isə havadan daha ağırdır. Bu səbəbdən onların yer səviyyəsində, çuxurlarda və ya qapalı sahələrdə toplanması ehtimalı mövcuddur ki, bu da partlayış və yanğın riskini artırır.

 Nomenklatura 
IUPAC nomenklaturasına (qeyri-üzvi kimyəvi birləşmələrin adlandırılması üzrə sistematik qaydalar) əsasən silanların adlandırılması hidrosilisium zəncirlərinin müəyyənləşdirilməsinə əsaslanır. Budaqlanmamış, doymuş hidrosilisium zəncirləri silisium atomlarının sayını göstərən yunan mənşəli ədədi ön şəkilçi və “-silan” şəkilçisi ilə sistematik şəkildə adlandırılır. IUPAC adlandırma qaydaları silanlar üçün sistematik adların verilməsinə imkan yaradır. Budaqlanmış silanların adlandırılmasının əsas mərhələləri

Daha mürəkkəb, budaqlanmış silanların adlandırılması zamanı aşağıdakı mərhələlər izlənilir:

 Silisium atomlarından ibarət ən uzun fasiləsiz zəncir müəyyən edilir
 Bu əsas zəncir standart adlandırma qaydalarına uyğun olaraq adlandırılır
 Hər bir yan zəncir, silanın adındakı “-an” şəkilçisinin “-anil” ilə əvəz edilməsi yolu ilə adlandırılır; yalnız “silan” istisnadır və bu halda “silil” formasından istifadə olunur
 Əsas zəncir elə nömrələnir ki, yan qruplara verilən nömrələrin cəmi minimum olsun
 Yan zəncirlər əsas zəncirin adından əvvəl, nömrələri ilə birlikdə göstərilir
Bu nomenklatura sistemi alkil radikallarının adlandırılması qaydalarına paralel şəkildə qurulmuşdur.

Silanlar həmçinin digər qeyri-üzvi birləşmələr kimi də adlandırıla bilər.

Bu sistemdə, məsələn, silan birləşməsi silisium tetrahidrid adlandırılır. Lakin silisium atomlarının sayı artdıqca bu üsul çox uzun və istifadəsi çətin adlara səbəb olur.

 İstinadlar 

Kateqoriya:Silisium birləşmələri