Tetraethylorthosilicat

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Strukturformel
Strukturformel von Tetraethylorthosilicat
Allgemeines
Name Tetraethylorthosilicat
Andere Namen
  • Tetraethylorthosilikat
  • Tetraethylsilikat
  • Tetraethoxysilan
  • Kieselsäuretetraethylester
  • Ethylsilicat
  • TEOS
Summenformel C8H20O4Si
CAS-Nummer 78-10-4
PubChem 6517
Kurzbeschreibung

farblose Flüssigkeit mit stechendem Geruch[1]

Eigenschaften
Molare Masse 208,32 g·mol−1
Aggregatzustand

flüssig

Dichte

0,94 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

−85,5 °C[2]

Siedepunkt

168 °C[2]

Löslichkeit

unlöslich in Wasser[2]

Brechungsindex

1,3928 (20 °C)[3]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
02 – Leicht-/Hochentzündlich 07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 226​‐​332​‐​319​‐​335
P: 210​‐​305+351+338 [1]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
Gesundheitsschädlich
Gesundheits-
schädlich
(Xn)
R- und S-Sätze R: 10​‐​20​‐​36/37
S: (2)
MAK

10 ml·m−3, 85 mg·m−3[1]

Toxikologische Daten

6270 mg·kg−1 (LD50Ratteoral)[6]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Tetraethylorthosilicat, auch Tetraethoxysilan, Kieselsäuretetraethylester oder Ethylsilicat, kurz TEOS genannt, ist ein Ethylester der Orthokieselsäure.

Verwendung[Bearbeiten]

Es wird in Sol-Gel-Prozessen als Siliciumdioxid-Prekursor zur Herstellung von kolloidalen Sol-Gel-Systemen benutzt. In Wasser ist die Verbindung weitgehend unlöslich. Als Reaktionsmedium wird daher meist ein Gemisch aus Ethanol und Wasser verwendet. Im Neutralen hydrolysiert TEOS in Wasser sehr langsam (mehrere Stunden) zu Orthokieselsäure und Ethanol:

\mathrm{C_8H_{20}O_4Si + 4 \ H_2O \longrightarrow H_4SiO_4 + 4 \ C_2H_5OH}

wobei die gebildete Orthokieselsäure durch Ausbildung von Si–O–Si-Bindungen und Abgabe von Wasser weiter in Siliciumdioxid zerfällt:

\mathrm{H_4SiO_4 \longrightarrow H_2SiO_3 + \ H_2O}
\mathrm{H_2SiO_3 \longrightarrow SiO_2 + \ H_2O}

Erheblich schneller erfolgt die Hydrolyse im Sauren oder Alkalischen, da beides die Reaktion erheblich katalysiert. Im Ammoniakalischen können aus einer TEOS/Ethanol-Mischung, die etwas Wasser enthält, monodisperse Siliciumdioxid-Partikel erhalten werden. Im sogenannten Stöber-Prozess[7] kann durch die Wahl der Konzentrationen, Temperaturen und Ammoniakmenge die Partikelgröße im Bereich von ca. 20–500 nm eingestellt werden. Das Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung von photonischen Kristallen[8][9] und künstlichen Opalen[10] verwendet.

Herstellung[Bearbeiten]

TEOS wird großtechnisch durch Alkoholyse von Siliciumtetrachlorid mit Ethanol hergestellt.[11]

\mathrm{SiCl_4 + 4 \ C_2H_5OH \longrightarrow Si(OC_2H_5)_4 + 4 \ HCl}

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • K. Nozawa, et.al.: Smart control of monodisperse Stöber silica particles: effect of reactant addition rate on growth process. In: Langmuir. Nr. 21, 2005, S. 1516–1523, doi:10.1021/la048569r.
  • T. Suratwala, M. L. Hanna, P. Whitman: Effect of humidity during the coating of Stöber silica sols. In: Journal of Non-Crystalline Solids. Nr. 349, 2004, S. 368–376, doi:10.1016/j.jnoncrysol.2004.08.214.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c Eintrag zu CAS-Nr. 78-10-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 2. Februar 2011 (JavaScript erforderlich).
  2. a b c d Datenblatt Tetraethylorthosilicat (PDF) bei Merck, abgerufen am 14. März 2010.
  3. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-254.
  4. a b Eintrag aus der CLP-Verordnung zu CAS-Nr. 78-10-4 in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich).
  5. Seit dem 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.
  6. Eintrag zu Tetraethylorthosilicat in der ChemIDplus-Datenbank der United States National Library of Medicine (NLM).
  7. Werner Stöber, Arthur Fink, Ernst Bohn: Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range. In: J. Colloid Interface Sci., Nr. 26, 1968, S. 62–69; doi:10.1016/0021-9797(68)90272-5.
  8. Jian Li, Weihuan Huang, Zhe Wang, Yanchun Han: A reversibly tunable colloidal photonic crystal via the infiltrated solvent liquid–solid phase transition. In: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Nr. 293, 2007, S. 130–134; doi:10.1016/j.colsurfa.2006.07.017.
  9. Martyn E. Pemble, Maria Bardosova, Ian M. Povey, Richard H. Tredgold, Debra Whitehead : Novel photonic crystal thin films using the Langmuir–Blodgett approach, in Physica B: Condensed Matter, 394/2007, S. 233–237; doi:10.1016/j.physb.2006.12.017.
  10. L. Pallavidino, et al.: Synthesis, characterization and modelling of silicon based opals. In: Journal of Non-Crystalline Solids, Nr. 352, 2006, S. 1425–1429; doi:10.1016/j.jnoncrysol.2005.10.047.
  11.  Georg Brauer: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band I, Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 702.