Monosilan

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung

Gefahr

H- und P-Sätze

Extrem entzündbares Gas.
Enthält Gas unter Druck; kann bei Erwärmung explodieren.

Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.
Brand von ausströmendem Gas: Nicht löschen, bis Undichtigkeit gefahrlos beseitigt werden kann.
Bei Undichtigkeit alle Zündquellen entfernen
Vor Sonnenbestrahlung schützen. An einem gut belüfteten Ort aufbewahren.

MAK

Schweiz: 0,5 ml/m³ bzw. 0,7 mg/m³

Monosilan ist der einfachste Vertreter der Silane (auch Siliciumwasserstoffe genannt) und somit das Siliciumanalogon von Methan, CH₄. Es hat – im Gegensatz zu Methan – einen unangenehmen repulsiven Geruch.

Strukturformel

Allgemeines
Name	Monosilan
Andere Namen	Siliciumwasserstoff Silakan Siliciumhydrid Silan
Summenformel	SiH₄
Kurzbeschreibung	farbloses Gas mit unangenehmem Geruch
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer	7803-62-5
EG-Nummer	232-263-4
ECHA-InfoCard	100.029.331
PubChem	23953
Eigenschaften
Molare Masse	32,12 g/mol
Aggregatzustand	gasförmig
Dichte	1,44 g/l (1013 hPa, 0 °C)
Schmelzpunkt	−185 °C
Siedepunkt	−112 °C
Löslichkeit	rasche Hydrolyse in Wasser

Herstellung

Monosilan kann im Labor durch Reaktion von Magnesiumsilicid mit Salzsäure hergestellt werden. Technische Herstellungsverfahren beruhen auf der Hydrierung von Siliciumtetrachlorid mit Lithiumhydrid im Lithiumchlorid/Kaliumchlorid-Eutektikum,

$\mathrm{SiCl_4\ +\ 4\ LiH\longrightarrow\ SiH_4\ +\ 4\ LiCl}$

bzw. auf der Dismutation von Hydrogenchlorsilanen, wie z.B. Trichlorsilan.

Chemische Eigenschaften

Monosilan ist hoch entzündlich und pyrophor, d.h., Monosilan entzündet sich an der Luft selbst. Austretendes Monosilan kann nicht gelöscht werden. Bei der Verbrennung entstehen Siliciumdioxid und Wasserdampf.

$\mathrm{SiH_4 + 2\,O_2 \rightarrow SiO_2 + 2\,H_2O\ \quad \Delta H \ll 0}$

In Wasser bei einem pH-Wert oberhalb von 7 zersetzen sich Silane zu Kieselsäure und Wasserstoff:

$\mathrm{SiH_4 + 4\, H_2O\ _{\overrightarrow{\mathrm{pH\ >\ 7}}} \ Si(OH)_4 + 4\, H_2}$

Monosilan und Wasser bilden Kieselsäure und Wasserstoff.

Unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluss ist Monosilan bis ca. 300 °C stabil. Darüber tritt Zerfall in Silicium und Wasserstoff ein.

$\mathrm{SiH_4 \rightarrow Si + 2\,H_2\ }$

Durch Einwirkung von Halogenen oder Halogenwasserstoff in Gegenwart von Aluminiumchlorid lassen sich die Wasserstoffatome der Reihe nach ersetzen.

$\mathrm {SiH_{4}+\ HCl\ {\xrightarrow {>100\,{}^{\circ }C}}\ ClSiH_{3}+\,H_{2}}$

Bei der Umsetzung von Monosilan mit Alkalimetallen z.B. in Ethylenglycoldimethylether bilden sich die Silylverbindungen der entsprechenden Metalle:

$\mathrm {SiH_{4}+\ K\ {\xrightarrow {}}\ KSiH_{3}+\,0.5\ H_{2}}$

$\mathrm {SiH_{4}+\ 2\ K\ {\xrightarrow {}}\ KSiH_{3}+\,KH}$

Die UN-Nummer von Monosilan ist 2203, der Gefahrzettel 2.1.

Verwendung

Monosilan wird zur Abscheidung von Silicium-, Siliciumoxid- und Siliciumnitridschichten verwendet. Daher wird Monosilan hauptsächlich in der Halbleiterfertigung oder bei der Herstellung von Solarzellen eingesetzt.

Basierend auf einem Artikel in:

Wikipedia.de