Tetrafluorsilan

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
06 – Giftig oder sehr giftig 05 – Ätzend 04 – Gasflasche
Gefahr
H- und P-Sätze H:
  • Lebensgefahr bei Einatmen.
  • Verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden.
  • Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.
EUH: Wirkt ätzend auf die Atemwege.
P:
  • Staub / Rauch / Gas / Nebel / Dampf / Aerosol nicht einatmen.
  • Schutzhandschuhe/ Schutzkleidung/ Augenschutz/ Gesichtsschutz/ Gehörschutz/… tragen.
  • Bei Einatmen: Die Person an die frische Luft bringen und für ungehinderte Atmung sorgen.
  • Bei Berührung mit der Haut [oder dem Haar]: Alle kontaminierten Kleidungsstücke sofort ausziehen. Haut mit Wasser abwaschen [oder duschen].
  • Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Eventuell vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen.
  • Sofort ärztlichen Rat einholen / ärztliche Hilfe hinzuziehen.
  • Unter Verschluss aufbewahren.
  • An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.

Tetrafluorsilan (SiF4), eine Siliciumverbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide. Es ist ein farbloses, giftiges, unbrennbares Gas. In der Halbleiterindustrie entsteht Siliciumtetrafluorid beim Entfernen von Siliciumdioxid-Schichten auf Wafern mittels Flusssäure.

Strukturformel
Struktur von Tetrafluorsilan
Allgemeines
Name Tetrafluorsilan
Andere Namen
  • Silicium(IV)-fluorid
  • Siliciumtetrafluorid
Summenformel SiF4
Kurzbeschreibung farbloses Gas mit stechendem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7783-61-1
EG-Nummer 232-015-5
ECHA-InfoCard 100.029.104
PubChem 24556
Eigenschaften
Molare Masse 104,1 g/mol
Aggregatzustand gasförmig
Dichte 4,372 kg/m3 (15 °C)
Sublimationspunkt −95,2 °C
Löslichkeit hydrolysiert in Wasser

Herstellung

Verfahren 1

Hergestellt wird es aus Calciumfluorid und Siliciumdioxid (Sand) mit konzentrierter Schwefelsäure. Folgende Reaktionen laufen ab: Umsetzung von Fluorit zu Fluorwasserstoff

\mathrm{H_2SO_4 + CaF_2 \rightarrow 2 \; HF + CaSO_4}

Der Fluorwasserstoff reagiert dann mit dem SiO2

\mathrm{4 \; HF + SiO_2 \rightarrow SiF_4 + 2 \; H_2O}

Unter Säureüberschuss wird die Hydrolyse von SiF4 verhindert.

Das so erhaltene SiF4 ist allerdings nur 80 bis 90%ig. Es enthält sauerstoffhaltige Produkte wie F3Si–O–SiF3 oder F3Si–O–SiF2–O–SiF3. Beim Transport von SiF4 in Pipelines zerfallen diese Moleküle in SiF4 und SiO2. Dabei setzt das SiO2 die Rohrleitungen zu. Die chemische Industrie hatte das Verfahren des Transportes von SiF4 in Pipelines anstelle des gefährlicheren Fluorwasserstoffs entwickelt, um entferntere Produktionsstätten per Pipeline mit Fluoriden zu versorgen. Aufgrund der geschilderten Probleme fand dieses Verfahren jedoch keine Verbreitung.

Verfahren 2

Beim Erhitzen von Bariumfluorosilikat entsteht SiF4, es kann auch Ammoniumhexafluorosilicat oder die Hexafluorokieselsäure selbst verwendet werden:

\mathrm{BaSiF_6 \rightarrow BaF_2 + SiF_4 \ }
\mathrm{H_2SiF_6 \rightarrow 2 \ HF + SiF_4}

Verfahren 3

Im Labormaßstab lässt sich Tetrafluorsilan durch Umsetzung von Tetrachlorsilan mit Calciumfluorid bei 450 bis 500 °C darstellen:

{\displaystyle \mathrm {SiCl_{4}+2CaF_{2}\rightarrow SiF_{4}+\ 2\ CaCl_{2}} }

Eigenschaften

Siliciumtetrafluorid hat einen stechenden Geruch und ist bei Feuchtigkeit stark rauchend, wobei der Rauch aus Fluorokieselsäure und Siliciumdioxid besteht. Es wechselt beim Abkühlen durch Resublimation von der gasförmigen Phase direkt in die feste Phase. Das Gas ist ab einem Druck von 50 atm verflüssigbar. Seine kritische Temperatur liegt bei −14,15 °C, sein kritischer Druck bei 37,2 bar, seine Tripelpunkttemperatur bei −86,8 °C und sein Tripelpunktdruck bei 2,240 bar.

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 09.02. 2024