Calciumsilicide

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Calciumsilicide, auch Calcium-Silicium genannt, sind eine Gruppe von intermetallischen Verbindungen des Calciums mit Silicium.

Vorkommen und Herstellung[Bearbeiten]

Die Herstellung von Calciumsiliciden kann zum einen durch das Aufschmelzen von Calciumcarbid (CaC2) und Siliciumdioxid (SiO2), zum anderen durch Reduktion von Siliciumdioxid, Calciumoxid oder Calciumcarbid mit Kohlenstoff im Elektroofen hergestellt werden. Sie können auch direkt aus den Elementen bei 1300 °C bzw. 1050 °C gewonnen werden.[1]

\mathrm{Ca + Si \longrightarrow CaSi }
\mathrm{2 \ Ca + Si \longrightarrow Ca_2 Si}

Calciumdisilicid kann durch Reaktion von Calciumhydrid oder Calciummonosilicid mit Silizium bei etwa 1000 °C erhalten werden.[1]

\mathrm{CaH_2 + 2 \ Si\longrightarrow CaSi_2 + H_2}
\mathrm{CaSi + Si \longrightarrow CaSi_2}

Eigenschaften und Verwendung[Bearbeiten]

Wie viele andere Silicide besitzen auch Calciumsilicide eine gute elektrische Leitfähigkeit. Allerdings ist diese stark von der Modifikation abhängig, so ist beispielsweise Dicalciumsilicid (Ca2Si) ein Halbleiter. Beim übergießen mit verdünnter Salzsäure zersetzt sich CaSi lebhaft unter Bildung von selbstentzündlichen Silanen und zurücklassen von weißer Kieselsäure. Calciumdisilicid liegt in Form von hexagonalen Tafeln von bleigrauer Farbe und lebhaftem Metallglanz vor. Es löst sich ruhig in Salzsäure unter Abscheidung des für das Disilicid charakteristischen gelben Siloxens.[1]

Eingesetzt werden Calciumsilicide beispielsweise in der Metallverarbeitung. Dort kommen sie unter anderem wegen ihrer stark reduzierenden Eigenschaften als Desoxidationsmittel für Stählen zum Einsatz.

Liste der Calciumsilicide und deren Modifikationen
Name Summenformel CAS-Nr. Zustand Molmasse Dichte Schoenflies-Symbolik Hermann-Mauguin-Symbolik Größe der Einheitszelle in pm Quelle
Calciumdisilicid CaSi2 fest C_{3v}^{6} R\bar3c a = 386,3
c = 3071,0
[2]
Calciumdisilicid
(hoher Druck und Temperatur)
CaSi2 12013-56-8 fest 96,25 2,50 D_{4h}^{19} I4_1 / amd a = 428,3
c = 1352
[3]
Calciummonosilicid CaSi 12737-18-7 fest 68,17 2,32 D_{2h}^{17} Cmcm a = 391
b = 459
c = 1079,5
[3]
Dicalciumsilicid Ca2Si 12049-73-9 D_{2h}^{16} Pnma a = 766,7
b = 479,9
c = 900,2
[4][5]
Ca3Si4 C_{6h}^{2} P6_3/m a = 854,1
c = 1490,6
[2]
Pentacalciumtrisilicid Ca5Si3 D_{4h}^{18} I4 / mcm a = 764
c = 1462
[6]
Ca14Si19 174879-69-7 2,44 C_{3v}^{6} R\bar3c a = 867,85(6)
b = 867,85(6)
c = 6852,8(8)
[7]

Literatur[Bearbeiten]

  •  P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. 8, Nr. 3, 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band I, Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 933.
  2. a b  P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. 8, Nr. 3, 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.
  3. a b  Jean D'Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band 3. Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. Springer, 1998, ISBN 9783540600350, S. 358-359.
  4.  P. Eckerlin, E. Wölfel: Die Kristallstruktur von Ca2Si und Ca2Ge. In: Zeitschrift fuer anorganische und allgemeine Chemie. 280, Nr. 5–6, 1955, S. 321–331, doi:10.1002/zaac.19552800509.
  5.  O. Madelung, U. Rössler, M. Schulz: Ca2Si, Ca2Sn, Ca2Pb crystal structure, physical properties. In: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. 41C, Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1998, ISBN 3-540-64583-7, doi:10.1007/10681727_135.
  6.  B. Eisenmann, H. Schäfer: Die Kristallstrukturen der Verbindungen Ca5Si3 und. Ca5Ge3. In: Z. Naturforsch. 29b, 1974, S. 460–463. Zitiert nach:  P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. 8, Nr. 3, 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.
  7.  A. Currao, S. Wengert, R. Nesper, J. Curda, H. Hillebrecht: Ca14Si19 - a Zintl Phase with a Novel Twodimensional Silicon Framework. In: Z.anorg.allg.Chem. 622, 1996, S. 501–508, doi:10.1002/zaac.19966220319.