Silan - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy grupy związków chemicznych zawierających krzem jako atom centralny. Zapoznaj się również z: silany – nazwa systematyczna krzemowodorów.

Silany – grupa związków chemicznych, których wspólną cechą jest występowanie centralnego atomu krzemu, do którego są przyłączone cztery dowolne podstawniki poprzez wiązania σ.

Krzemowodory (nazwa systematyczna: silany) - związki krzemu z wodorem o wzorze ogólnym: SinH2n+2, krzemowe analogi alkanów. Bezbarwne gazy lub ciecze, o charakterystycznej woni, trujące, nierozpuszczalne w wodzie. Na powietrzu zapalają się, w nieobecności powietrza SiH4 jest trwały, ale trwałość krzemowodorów maleje ze wzrostem n. Reagują z chlorowcami i trudniej z chlorowcowodorami, tworząc liczne pochodne (podobne do węglowodorów), np.

Brom (Br, łac. bromium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy fluorowców w układzie okresowym. W warunkach normalnych jest ciemnobrunatną cieczą o ostrym, nieprzyjemnym zapachu zbliżonym do zapachu chloru. Znane są 4 izotopy bromu o liczbach masowych 77, 79, 81 i 82, z których 79 i 81 są trwałe i występują w naturze w proporcji ok. 1:1.

Silany, ze względu na rodzaj grup, przyłączonych do atomu krzemu dzieli się na:

hydrosilany – posiadające przynajmniej jedno wiązanie Si-H (hydrosilany zbudowane wyłącznie z atomów krzemu i wodoru to krzemowodory)

silany alifatyczne – posiadające wyłącznie grupy alifatyczne

silany aromatyczne – posiadające grupy aromatyczne

halogenosilany – w których występuje przynajmniej jeden atom halogenu (fluoru, chloru, bromu, jodu) przyłączonego bezpośrednio do atomu krzemu

silanole – posiadających co najmniej jedną grupę hydrokyslową

alkoksysilany – w których występują grupy alkoksylowe.

polisilany – w których występuje łańcuch -Si-Si-Si-

Silany w przemyśle są otrzymywane w następującym cyklu:

Elektrofil – to cząsteczka lub grupa która, jak sama nazwa wskazuje, "lubi" elektrony, czyli sama posiada ich niedomiar i w odpowiednich warunkach jest w stanie je przyjąć, czyli być ich akceptorem.

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

z krzemionki, zwykle w postaci oczyszczonego piasku wytapia się czysty krzem

chlorosilany, alkilochlorosilany, fluorosilany i hydrosilany otrzymuje się w bezpośredniej syntezie zgazowanego krzemu z odpowiednio chlorem, gazem syntezowym, fluorem wodorem w wysokiej temperaturze na katalizatorach miedzianych

chlorosilany poddaje się reakcji z wodą lub alkoholami, w wyniku czego otrzymuje się silanole i alkoksysilany.

Własności silanów zależą bezpośrednio od podstawników. W porównaniu do analogicznych związków węgla, silany są zwykle bardziej reaktywne, ze względu na silniejszą polaryzację wiązań krzem-niemetal niż węgiel-niemetal. W szczególności:

Zasady – jedna z podstawowych obok kwasów i soli grup związków chemicznych. Wodne roztwory silnych zasad nieorganicznych są nazywane ługami (np. ług sodowy). Istnieją trzy różne definicje tej grupy związków:

Gaz syntezowy (gaz wodny) - palny gaz powstający podczas reakcji węgla lub gazu ziemnego z parą wodną w obecności odpowiednich katalizatorów. Jest to mieszanina tlenku węgla (CO) i wodoru (H2), może zawierać znaczne ilości azotu.

Alkilosilany i arylosilany są trwałymi, odpornymi chemicznie cieczami lub ciałami stałymi.

Halogenosilany czyste (bez innych podstawników) są gazami (tetrafluorosilan, tetrachlorosilan) lub cieczami (tetrabormosilan, tetrajodosilan), które są dość reaktywne. Reagują one spontanicznie z wodą, kwasami i zasadami.

Hydrosilany są nieco mniej reaktywne od halogenosilanów, ale wiązania Si-H również są wrażliwe na hydrolizę i łatwo podlegają reakcjom z silniejszymi kwasami i zasadami.

Silanole, w których pozostałe grupy nie posiadają cech silnych elektrofili, lub nie są szczególnie rozbudowane przestrzennie, ulegają samorzutnej kondensacji z wydzieleniem wody i powstaniem wiązania Si-O-Si. Silanole podstawione silnymi elektrofilami lub grupami o dużej zawadzie przestrzennej są stosunkowo trwałe i poddanie ich kondensacji wymaga drastycznych warunków.

Alkoksysilany, o ile nie posiadają silnie elektrofilowych lub zawadzonych podstawników są również dość reaktywne, choć nieco mniej niż halogenosilany i silanole. Reagują one z wodą w warunkach kwasowych lub zasadowych, lecz nie reagują w warunkach obojętnych. W wyniku hydrolizy powstają odpowiednie silanole i alkohole.

Silany stanowią podstawę chemii metaloorganicznej związków krzemu, oraz chemii silikonów. Otrzymuje się z nich m.in:

Silikażel, żel krzemionkowy - kserożel utworzony z uwodnionych cząstek krzemionki (czyli dwutlenku krzemu). Jego kształt, oraz - co ważne - porowata struktura, pozostają niezmienione nawet po całkowitym wysuszeniu tworząc olbrzymią powierzchnię, dzięki czemu silikażel posiada własności rozdzielcze i osuszające. Zastosowanie: chromatografia jako faza stacjonarna, środek osuszający, a także jako wypełniacz w przemyśle gumowym, oraz nośnik katalizatorów.

Fluor (F, łac. fluorum) – pierwiastek chemiczny, niemetal z grupy fluorowców w układzie okresowym. Fluor w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki F2. Jest żółtozielonym silnie trującym gazem o ostrym zapachu podobnym do chloru.

cyklosiloksany

polisiloksany

żywice silikonowe

silikażel

polisilany

polisilazany

a także krzemowe materiały ceramiczne.