Monosilan

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Strukturformel
Struktur von Monosilan
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name Monosilan
Andere Namen
  • Siliciumwasserstoff
  • Silakan
  • Siliciumhydrid
  • Silan
Summenformel SiH4
Kurzbeschreibung

farbloses Gas mit unangenehmem Geruch[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7803-62-5
EG-Nummer 232-263-4
ECHA-InfoCard 100.029.331
PubChem 23953
Wikidata Q410572
Eigenschaften
Molare Masse 32,12 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

1,44 g·l−1 (1013 hPa, 0 °C)[2]

Schmelzpunkt

−185 °C[2]

Siedepunkt

−112 °C[2]

Löslichkeit

rasche Hydrolyse in Wasser[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[2]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 220​‐​280
P: 210​‐​377​‐​381​‐​403[2]
MAK

Schweiz: 0,5 ml·m−3 bzw. 0,7 mg·m−3[3]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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, abstoßenden Geruch.[4]

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,[1]

bzw. auf der Dismutation von Hydrogenchlorsilanen, wie z. B. Trichlorsilan.[5]

Chemische Eigenschaften

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

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

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.

Durch Einwirkung von Halogenen oder Halogenwasserstoff in Gegenwart von Aluminiumchlorid lassen sich die Wasserstoffatome der Reihe nach ersetzen.[6]

Bei der Umsetzung von Monosilan mit Alkalimetallen z. B. in Ethylenglycoldimethylether bilden sich die Silylverbindungen der entsprechenden Metalle:[7]

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

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

Einzelnachweise

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  1. a b Eintrag zu Silane. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 14. Juli 2014.
  2. a b c d e f Eintrag zu Monosilan in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2021. (JavaScript erforderlich)
  3. Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-Werte (Suche nach 7803-62-5 bzw. Monosilan), abgerufen am 2. November 2015.
  4. Wolfgang Legrum: Riechstoffe, zwischen Gestank und Duft, Vieweg + Teubner Verlag (2011) S. 68–69, ISBN 978-3-8348-1245-2.
  5. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 91.–100., verbesserte und stark erweiterte Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 1985, ISBN 3-11-007511-3.
  6. 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 in der Google-Buchsuche).
  7. Barry Arkles: Silanes. (PDF) Reprint from Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, Forth Edition, Volume 22, Page 38–69. In: Gelest. S. 53, abgerufen am 10. Dezember 2016 (englisch).