Siliciumtetrafluorid

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Strukturformel
Struktur von Siliciumtetrafluorid
Allgemeines
Name Siliciumtetrafluorid
Andere Namen
  • Silicium(IV)-fluorid
  • Tetrafluorsilan
Summenformel SiF4
CAS-Nummer 7783-61-1
PubChem 24556
Kurzbeschreibung

farbloses Gas mit stechendem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 104,1 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

4,372 kg·m−3 (15 °C)[1]

Sublimationspunkt

−95,2 °C[1][2]

Löslichkeit

gut löslich in Wasser[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [1]
04 – Gasflasche 05 – Ätzend 06 – Giftig oder sehr giftig

Gefahr

H- und P-Sätze H: 330​‐​314​‐​280
EUH: 071
P: 260​‐​280​‐​304+340​‐​303+361+353​‐​305+351+338​‐​315Vorlage:P-Sätze/Wartung/mehr als 5 Sätze​‐​405​‐​403 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [3][1]
Giftig Ätzend
Giftig Ätzend
(T) (C)
R- und S-Sätze R: 23​‐​35
S: 9​‐​26​‐​36​‐​45
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Siliciumtetrafluorid (SiF4), eine Siliciumverbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide. Es ist ein farbloses, giftiges, unbrennbares Gas. In der Halbleiterindustrie entsteht Siliciumtetrafluorid beim Entfernen von Siliciumdioxid-Schichten auf Wafern mittels Flusssäure.

Herstellung[Bearbeiten]

Verfahren 1[Bearbeiten]

Hergestellt wird es aus Calciumfluorid und Siliciumdioxid (Sand) mit konzentrierter Schwefelsäure. Folgende Reaktionen laufen ab: Umsetzung von Fluorit zu Fluorwasserstoff

\mathrm{H_2SO_4 + CaF_2 \rightarrow 2 \; HF + CaSO_4}

Der Fluorwasserstoff reagiert dann mit dem SiO2

\mathrm{4 \; HF + SiO_2 \rightarrow SiF_4 + 2 \; H_2O}

Unter Säureüberschuss wird die Hydrolyse von SiF4 verhindert.

Das so erhaltene SiF4 ist allerdings nur 80– bis 90-prozentig. Es enthält sauerstoffhaltige Produkte wie F3Si–O–SiF3 oder F3Si–O–SiF2–O–SiF3. Beim Transport von SiF4 in Pipelines zerfallen diese Moleküle in SiF4 und SiO2. Dabei setzt das SiO2 die Rohrleitungen zu. Die chemische Industrie hatte das Verfahren des Transportes von SiF4 in Pipelines anstelle des gefährlicheren Fluorwasserstoffs entwickelt, um entferntere Produktionsstätten per Pipeline mit Fluoriden zu versorgen. Aufgrund der geschilderten Probleme fand dieses Verfahren jedoch keine Verbreitung.[4]

Verfahren 2[Bearbeiten]

Beim Erhitzen von Bariumfluorosilikat entsteht SiF4, es kann auch die Hexafluorokieselsäure selbst verwendet werden:[5]

\mathrm{BaSiF_6 \rightarrow BaF_2 + SiF_4 \ }
\mathrm{H_2SiF_6 \rightarrow 2 \ HF + SiF_4}

Eigenschaften[Bearbeiten]

Siliciumtetrafluorid hat einen stechenden Geruch und ist bei Feuchtigkeit stark rauchend, wobei der Rauch aus Fluorokieselsäure und Siliciumdioxid besteht.[1] Es wechselt beim Abkühlen durch Resublimation von der gasförmigen Phase direkt in die feste Phase. Das Gas ist ab einem Druck von 50 atm verflüssigbar. Seine kritische Temperatur liegt bei −14,15 °C, sein kritischer Druck bei 37,2 bar, seine Tripelpunkttemperatur bei −86,8 °C und sein Tripelpunktdruck bei 2,240 bar.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h Eintrag zu Siliciumtetrafluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 22. April 2010 (JavaScript erforderlich).
  2. a b Sicherheitsdatenblatt (Air Liquide) (PDF; 41 kB).
  3. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  4. W. Legat, Dissertation 1978, Gießen.
  5. G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 212–213.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Siliciumtetrafluorid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien