硅硼的鹵化物
SiF4 | SiCl4 | SiBr4 | SiI4 | BF3 | BCl3 | BBr3 | BI3 | |
室溫下存在狀態(tài) | 氣 | 液 | 液 | 固 | 氣 | 液 | 液 | 固 |
熔點(diǎn)/K | (升華)183.0 | 203.2 | 278.6 | 393.7 | 146.5 | 165.9 | 227.2 | 323.1 |
沸點(diǎn)/K | 187.2 | 330.8 | 427.2 | 560.7 | 173.3 | 285.7 | 364.5 | 483.2 |
生成熱△Hf°/(kJ·mol-1) | -1614.9 | -687.0 | -457.3 | -189.5 | -1137.0 | -427.2 | -239.7 | 71.1 |
X3Si-X*/(kJ·mol-1) | 565 | 381 | 310 | 234 | 644 | 456 | 377 | 381 |
* 表示鹵素
硅的鹵化物都是共價(jià)化合物,熔點(diǎn)、沸點(diǎn)都比較低,氟化物、氯化物的揮發(fā)性更大,易于用蒸餾的方法提純它們,常被用作制備其它含硅化合物的原料。例如:99.99%的SiF4是制太陽(yáng)能電池用的非晶態(tài)硅的原料。SiCl4主要用于制硅酸脂類、有機(jī)硅單體、高溫絕緣漆和硅橡膠,還用于制光導(dǎo)纖維所需要的高純度石英。
這些鹵化物同CX4相似,都是非極性分子,以碘化物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)最高,而氟化物最穩(wěn)定。所不同的是硅的鹵化物強(qiáng)烈地水解,它們?cè)诔睖乜諝庵邪l(fā)煙,如:
SiCl4(l)+3H2O(l)=H2SiO3(s)+4HCl(aq)
SiCl4可作煙霧劑。
但是CCl4不水解。這與Si有3d軌道,配位數(shù)為6,能同H2O配位,而碳原子不具備此條件有關(guān)。
由于同一原因,SiF4很容易與F-形成SiF62-配離子。
SiF4+2F-=SiF62-
Si—F的鍵能(565kJ·mol-1)比C—F的鍵能(485kJ·mol-1)大;所以SiF4比CCl4穩(wěn)定。CF4于1273K分解而SiF4在此溫度下不分解。
硅的鹵化物可以用下列方法制?。?/p>
(1)硅與鹵素直接化合
由于Si—F鍵能大,Si與F2在常溫下就生成SiF4。其它鹵化物在升溫條件下也可以得到。
(2)氧化物與氫鹵酸或鹵化物作用
SiO2(s) + 2CaF2(s) + 2H2SO4(l) =(加熱) SiF4(g) + 2CaSO4(s) + 2H2O(l)
(石英砂) (螢石)
(3)氧化物與焦炭的混合物經(jīng)過氯化處理
SiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)=SiCl4(g)+2CO(g)
當(dāng)SiF4水解時(shí),未水解的SiF4極易與水解產(chǎn)物HF配位形成氟硅酸H2SiF6。
SiF4+2HF=H2SiF6
現(xiàn)在還未制得游離的H2SiF6,只能得到60%的溶液。它是一種強(qiáng)度相當(dāng)于H2SO4的強(qiáng)酸。以SiF62-和H3O+離子形式存在于水溶液中。金屬鋰、鈣等的氟硅酸鹽溶于水;鈉、鉀、鋇的鹽難溶于水。用純堿溶液吸收SiF4氣體,可得到白色的氟硅酸鈉 Na2SiF6晶體。
3SiF4+2Na2CO3+2H2O=2Na2SiF6↓+H4SiO4+2CO2↑
生產(chǎn)磷肥時(shí),利用此反應(yīng)以除去有害的廢氣SiF4,同時(shí)得到很有用的副產(chǎn)物Na2SiF6。Na2SiF6可作農(nóng)業(yè)殺蟲劑,搪瓷乳白劑及木材防腐劑等。它有腐蝕性,灼熱時(shí)將分解為NaF和SiF4。
SiF4與堿性氟化物反應(yīng),也可以得到氟硅酸鹽。
SiF4+2KF=K2SiF6
K2SiF6用于制太陽(yáng)能級(jí)的純Si(含量99.97%)。