Hispanopedia WikiEl triclorosilano (TCS) es un compuesto inorgánico con la fórmula HCl₃Si . Es un líquido incoloro y volátil. El triclorosilano purificado es el principal precursor del silicio ultrapuro en la industria de los semiconductores . En agua, se descompone rápidamente para producir un polímero de siloxano , liberando ácido clorhídrico . Debido a su reactividad y amplia disponibilidad, se utiliza frecuentemente en la síntesis de compuestos orgánicos que contienen silicio . [ 2 ]
Producción
El triclorosilano se produce tratando silicio metalúrgico en polvo con cloruro de hidrógeno soplado a 300 °C en un proceso de hidrocloración. [ 3 ] También se produce hidrógeno, como se describe en la ecuación química :
- Si + 3 HCl → HCl 3 Si + H 2
Se pueden obtener rendimientos del 80-90%. Los principales subproductos son el tetracloruro de silicio ( fórmula química SiCl 4 ), el hexaclorodisilano (Si 2 Cl 6 ) y el diclorosilano (H 2 SiCl 2 ), de los cuales se puede separar el triclorosilano por destilación .
También se produce a partir de tetracloruro de silicio en un proceso de cloración directa: [ 3 ] [ 4 ]
- Si + 3 SiCl 4 + 2 H 2 → 4 HCl 3 Si
Ambos métodos son ampliamente utilizados. El primero es más económico, pero el rendimiento es difícil de controlar. El segundo requiere menos control, pero necesita el doble de inversión de capital y consume de 120 a 200 kWh/kg, en comparación con los 65-90 kWh/kg del primer método. La destilación del TCS lo purifica sustancialmente y, con ella, se eliminan la mayoría de las impurezas del silicio. [ 3 ]
Usos
El triclorosilano es el ingrediente básico utilizado en la producción de polisilicio purificado .
- HCl 3 Si → Si + HCl + Cl 2
Puede utilizarse en un proceso de deposición química en fase vapor denominado proceso Siemens . [ 5 ] [ 6 ]
Ingrediente en la hidrosililación
Mediante hidrosililación , el triclorosilano es un precursor de otros compuestos organosilícicos útiles:
- RCH = CH2 + HSiCl3 → RCH2CH2SiCl3
Algunos productos útiles de esta reacción o reacciones similares incluyen el octadecil triclorosilano (OTS), el perfluoroctil triclorosilano (PFOTCS) y el perfluorodecil triclorosilano (FDTS). Estos reactivos se utilizan en la ciencia de superficies y la nanotecnología para formar monocapas autoensambladas . Dichas capas que contienen flúor disminuyen la energía superficial y reducen la adherencia. Este efecto se suele aprovechar como recubrimiento para MEMS y sellos microfabricados para litografía de nanoimpresión (NIL) y en herramientas de moldeo por inyección . [ 7 ]
Síntesis orgánica
El triclorosilano es un reactivo en la conversión de ácidos benzoicos a derivados de tolueno. En la primera etapa de una reacción en dos recipientes, el ácido carboxílico se convierte primero en el compuesto triclorosililbencílico. En la segunda etapa, el derivado de sililo bencílico se convierte en el derivado de tolueno con una base. [ 8 ]
Seguridad
El triclorosilano es altamente reactivo y puede reaccionar violentamente (e incluso explosivamente) con muchos compuestos. [ 9 ] Esto también incluye el agua , produciendo potencialmente dióxido de silicio , cloro , hidrógeno , cloruro de hidrógeno (y su forma acuosa , ácido clorhídrico ) y calor. El triclorosilano puede causar reacciones químicas peligrosas incluso con humedad , por lo que debe manipularse y almacenarse bajo gas inerte . [ 9 ] Los derrames de triclorosilano pueden neutralizarse utilizando una proporción 1:1 de hidróxido de sodio o una proporción 2:1 de bicarbonato de sodio con respecto al triclorosilano. [ 10 ] Los incendios pueden extinguirse utilizando espuma formadora de película acuosa resistente al alcohol (AR-AFFF). [ 9 ] [ 10 ]
Referencias
- ↑ "GESTIS-Stoffdatenbank" . gestis.dguv.de .
- ↑ Lianhong Xu, Ravi Kurukulasuriya, "Triclorosilano", Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica, 2006. doi : 10.1002/047084289X.rt213.pub2
- 1 2 3 "ESTADOS UNIDOS" . Archivado del original el 25 de mayo de 2025. Consultado el 18 de agosto de 2025 .
- ↑ Simmler, W. «Compuestos de silicio, inorgánicos». Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a24_001 . ISBN 978-3-527-30673-2.
- ↑ "Procesos y sistemas para la producción de triclorosilano en desequilibrio" . Patentes de Google . 10 de noviembre de 2012. Consultado el 29 de junio de 2024 .
- ↑ "Producción de polisilicio: proceso Siemens" . Bernreuter Research . 29 de junio de 2020. Consultado el 29 de junio de 2024 .
- ↑ Cech J, Taboryski R (2012). "Estabilidad del recubrimiento monocapa de FDTS en herramientas de moldeo por inyección de aluminio". Applied Surface Science . 259 : 538–541 . Bibcode : 2012ApSS..259..538C . doi : 10.1016/j.apsusc.2012.07.078 .
- ↑ George S. Li, David F. Ehler, RA Benkeser "Grupos metilo mediante la reducción de ácidos carboxílicos aromáticos con triclorosilano - Tri-n-propilamina: 2-metilbifenilo" Org. Synth. 1977, volumen 56, págs. 83. doi : 10.15227/orgsyn.056.0083
- 1 2 3 Triclorosilano: Hoja de datos de seguridad P-4823 (PDF) (Informe). Linde Inc. 3 de febrero de 2022. Archivado del original (PDF) el 6 de junio de 2022.
- 1 2 Hoja informativa sobre sustancias peligrosas: Triclorosilano (PDF) (Informe). Departamento de Salud de Nueva Jersey. Octubre de 2010.
Enlaces externos
- Semiconductores: Silicio: Fabricación de sustratos: Producción de silicio policristalino
- clorosilanos