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En química inorgánica , los clorosilanos son un grupo de compuestos químicos reactivos que contienen cloro , relacionados con el silano ( SiH₄ ) y utilizados en numerosos procesos químicos. Cada uno de estos compuestos posee al menos un enlace silicio -cloro ( Si−Cl ). El triclorosilano es el compuesto que se produce a mayor escala. El clorosilano precursor es el tetracloruro de silicio ( SiCl₄ ). [ 1 ]
Síntesis
hidroclorosilanos
Estos incluyen clorosilano (H₃SiCl ) , diclorosilano ( H₂SiCl₂ ) y , el más importante, triclorosilano ( HSiCl₃ ) . La ecuación idealizada para la producción de triclorosilano es: [ 2 ]
- 2 Si + 6 HCl → 2 HSiCl 3 + 2 H 2
Metilclorosilanos
El metiltriclorosilano (CH₃SiCl₃ ) , el dimetildiclorosilano ((CH₃ ) ₂SiCl₂ ) y el cloruro de trimetilsililo ((CH₃ ) ₃SiCl ) se producen mediante el Proceso Directo , la reacción del cloruro de metilo con una aleación de silicio - cobre . [ 3 ] Cada uno de estos tres metilclorosilanos son reactivos comunes en la química de los organosilicios .
Reacciones
Los metilclorosilanos reaccionan con agua para producir cloruro de hidrógeno , dando lugar a siloxanos. En el caso del cloruro de trimetilsililo, el producto hidrolizado es el hexametildisiloxano .
- 2 ((CH 3 ) 3 SiCl + H 2 O → [ (CH 3 ) 3 Si] 2 O + 2 HCl
La reacción análoga del dimetildiclorosilano produce polímeros o anillos de siloxano:
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + n H 2 O → [ (CH 3 ) 2 SiO] n + 2 n HCl
Muchos compuestos que contienen enlaces Si-Cl pueden convertirse en hidruros utilizando hidruro de litio y aluminio . Este tipo de conversión se demostró para la preparación de silano:
- SiCl 4 + LiAlH 4 → SiH 4 + AlCl 3 + LiCl
Usar
El tetracloruro de silicio y el triclorosilano son intermedios en la producción de silicio ultrapuro en la industria de semiconductores. Los clorosilanos obtenidos a partir de silicio crudo se purifican mediante técnicas de destilación fraccionada y luego se reducen con hidrógeno para dar silicio de99,999 999 999 % de pureza.
Los clorosilanos orgánicos se utilizan frecuentemente como recubrimientos para superficies de silicio y vidrio , y en la producción de polímeros de silicona (polisiloxano). Si bien se pueden utilizar fenilclorosilanos y muchos otros, los metilsiloxanos son los que se producen en mayor cantidad.
Los metilclorosilanos poseen de uno a tres grupos metilo . En el caso del dimetildiclorosilano , hay dos átomos de cloro disponibles, por lo que una reacción con exceso de agua produce una cadena lineal de enlaces tipo éter entre átomos de silicio. Al igual que en los poliéteres , estos enlaces flexibles dan lugar a un polímero elastomérico, el polidimetilsiloxano (PDMS). El metiltriclorosilano puede utilizarse para inducir ramificaciones y entrecruzamientos en las moléculas de PDMS, mientras que el clorotrimetilsilano sirve para finalizar las cadenas principales, limitando así el peso molecular.
Otras especies acidificantes, especialmente el acetato , pueden sustituir al cloro en la síntesis de silicona con escasa variación en la composición química del polímero final. Estos análogos de los clorosilanos son bastante comunes en los selladores y adhesivos comercializados para el consumidor, y como precursores de la silicona de grado médico, debido a su menor toxicidad.
Referencias
- ↑ Rösch, L.; Juan, P.; Reitmeier, R. (2003). "Compuestos orgánicos de silicio". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002/14356007.a24_021 . ISBN 978-3-527-30673-2..
- ↑ PW Schenk (1963). "Silicio y germanio". En G. Brauer (ed.). Manual de química inorgánica preparativa, 2.ª ed . Vol. 2, pág. 691. Nueva York, NY: Academic Press.
- ↑ Pachaly, B.; Weis, J. (1997). "El proceso directo a metilclorosilanos: reflexiones sobre química y tecnología de procesos". Química de organosilicio III . págs. 478–483 . doi : 10.1002/9783527619900.ch79 . ISBN 978-3-527-29450-3.
- clorosilanos