Τριχλωροσιλάνιο

Το τριχλωροσιλάνιο [ αγγλικά: TriChloroSilane (TCS)] είναι η ανόργανη ένωση με μοριακό τύπο SiHCl3. Η χημικά καθαρή ένωση, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος είναι ένα άχρωμο πτητικό υγρό. Αποτελεί την κύρια πρόδρομη ένωση για την παραγωγή πολύ καθαρού πυρίτιου για τη βιομηχανία ημιαγωγών. Στο νερό γρήγορα διασπάται σχηματίζοντας ένα σιλοξανικό πολυμερές και υδροχλωρικό οξύ. Εξαιτίας της δραστικότητάς του και την ευρεία διαθεσιμότητά του, συχνά χρησιμοποιείται για τη σύνθεση οργανοπυριτιούχων ενώσεων.Lianhong Xu, Ravi Kurukulasuriya, "Trichlorosilane" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2006.  Αποτελεί το πυριτιούχο ανάλογο του χλωροφόρμιου.

 Παραγωγή 
Το τριχλωροσιλάνιο παράγεται με την επίδραση σκόνης μεταλλουργικού βαθμού πυριτίου με ρεύμα υδροχλωρίου στους 300 °C, σε μια διεργασία υδροχλωρίωσης.https://www.sec.gov/Archives/edgar/data/1464623/000146462314000005/filename136.htm Συμπαράγεται και υδρογόνο, σύμφωνα με την ακόλουθη στοιχειομετρική εξίσωση:Αποδώσεις της τάξης των 80-90% μπορούν να επιτευχθούν. Τα κύρια παραπροϊόντα είναι το τετραχλωροπυρίτιο (SiCl4), το εξαχλωροδισιλάνιο (Si2Cl6) και το διχλωροσιλάνιο (SiH2Cl2), από τα οποία το τριχλωροσιλάνιο μπορεί να διαχλωριστεί με απόσταξη. Παράγεται επίσης από το τετραχλωροπυρίτιο σε μια διεργασία άμεσης χλωρίωσης:
Και οι δυο μέθοδοι χρησιμοποιούνται ευρύτατα. Η πρώτη μέθοδος είναι φθηνότερη, αλλά η απόδωσή της είναι δύσκολο να ελεγχθεί. Η δεύτερη μέθοδος δεν χρειάζεται πολύν έλεγχο, αλλά χρειάζεται διπλάσιο κόστος επένδυσης από τους πελάτες και καταναλώνει 120-200 kWh/kg, σε σύγκριση με τις 65-90 kWh/kg που απαιτεί η πρώτη μέθοδος. Η απόσταξη του παραγώμενου TCS το καθαρίζει ουσιαστικά και με αυτήν οι κύριες προσμείξεις στο πυρίτιο αφαιρούνται.

 Εφαρμογές 
Το τριχλωροσιλάνιο είναι το βασικό αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή καθαρού πυρίτιου:
Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μια χημική διαδικασία εναπόθεσης ατμών που ονομάζεται διαδικασία Siemens.

 Αντιδραστήριο σε υδροπυριτίωση 
Μέσω υδροπυριτίωσης, το τριχλωροσιλάνιο είναι η πρόδρομη ένωση για άλλες χρήσιμες οργανοπυριτιούχες ενώσεις:
Κάποια χρήσιμα προϊόντα αυτής ή παρομοίων αντιδράσεων συμπεριλαμβάνουν οκταδεκυλοτριχλωροσιλάνιο (OTS), περιφθοροκτυλοτριχλωροσιλάνιο (PFOTCS), και περιφθοροδεκυλοτριχλωροσιλάνιο (FDTS). Παρόμοια αντιδραστήρια χρησιμοποιούνται στην επιστήμη επιφανειών και στη νανοτεχνολογία σχηματισμού αυτοσυναρμολογούμενων μονοστοιβάδων. Τέτοιες στοιβάδες περιέχουν φθόριο για να μειωθεί η ενέργεια επιφανείας και να μειωθεί το κόλλημα. Αυτό το φαινόμενο συνήθως αξιοποιείται ως επίστρωση για MEMS και μικροκατασκευασμένες σφραγίδες για λιθογραφία νανοαποτύπωσης (NIL) και σε εργαλεία χύτευσης με έγχυση.

 Οργανική σύνθεση 
Το τριχλωροσιλάνιο είναι ένα αντίδραση μετατροπής παραγώγων βενζοϊκού οξέος σε αντίστοιχα παράγωγα τολουόλιου. Στο πρώτο βήμα μιας αντίδρασης δύο δοχείων, το καρβοξυλικό οξύ μετατρέπεται πρώτα στην ένωση τριχλωροσιλυλοβενζυλίου. Στο δεύτερο βήμα, το βενζυλικό παράγωγο σιλυλίου μετατρέπεται στο παράγωγο τολουολίου με βάση.George S. Li, David F. Ehler, R. A. Benkeser "Methyl Groups By Reduction Of Aromatic Carboxylic Acids With Trichlorosilane - Tri-n-propylamine: 2-methylbiphenyl" Org. Synth. 1977, volume 56, pp. 83.

 Ασφάλεια 
Το τριχλωροσιλάνιο είναι εξαιρετικά δραστικό και μπορεί να αντιδράσει βίαια (ακόμα και εκρηκτικά) με πολλές ενώσεις. Αυτό συμπεριλαμβάνει επίσης νερό, με το οποίο ενδεχομένως παράγει διοξείδιο του πυριτίου, χλώριο, υδρογόνο, υδροχλώριο (και την υδατική του μορφή υδροχλωρικού οξέος) και θερμότητα. Το τριχλωροσιλάνιο μπορεί να προκαλέσει επικίνδυνες χημικές αντιδράσεις μόνο με την υγρασία και θα πρέπει να χειρίζεται και να αποθηκεύεται υπό αδρανές αέριο. Οι διαρροές τριχλωροσιλανίου μπορούν να εξουδετερωθούν χρησιμοποιώντας αναλογία 1-1 υδροξειδίου του νατρίου ή αναλογία 2-1 όξινου ανθρακικού νατρίου προς τριχλωροσιλάνιο. Οι πυρκαγιές μπορούν να σβήσουν χρησιμοποιώντας υδατικό αφρό σχηματισμού μεμβράνης ανθεκτικό στην αλκοόλη (AR-AFFF).

 Παραπομπές 

Κατηγορία:Ανόργανα σιλάνια
Κατηγορία:Υδρίδια
Κατηγορία:Ανόργανες ενώσεις χλωρίου