Преглед на кодот на Силан

{{Chembox
| Watchedfields  = changed
| verifiedrevid  = 464390173
| ImageFileL1    = Silane-2D.svg
| ImageNameL1    = Стерео структурна формула на силилан
| ImageFileR1    = Silane-3D-vdW.png
| ImageNameR1    = Модел на силилан
| IUPACName      = Силан
| OtherNames     = {{ubl
 | Monosilane
 | Silicane
 | Silicon hydride
 | Silicon tetrahydride
 }}
| Section1       = {{Chembox Identifiers
| CASNo = 7803-62-5
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}
| UNII = 5J076063R1
| PubChem = 23953
| ChemSpiderID = 22393
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| UNNumber = 2203
| ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}
| ChEBI = 29389
| RTECS = VV1400000
| Gmelin = 273
| SMILES = [{{chem2|SiH4}} ]
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/{{chem2|SiH4}} /h1H4
| InChI = 1/{{chem2|SiH4}} /h1H4
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N
| InChIKey = BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYAE}}
| Section2       = {{Chembox Properties
| Si=1 | H=4
| Appearance = Безбоен гас
| Odor = Одбивен<ref name=PGCH/>
| Density = 1.313{{nbsp}}g/L<ref name=crc>Haynes, p. 4.87</ref>
| MeltingPtC = −185
| MeltingPt_ref=<ref name=crc/>
| BoilingPtC = −111.9
| BoilingPt_ref=<ref name=crc/>
| Solubility = Реагира бавно<ref name=crc/>
| VaporPressure = >1{{nbsp}}atm (20&nbsp;°C)<ref name=PGCH/>
| ConjugateAcid = Силаниум (понекогаш се пишува силиониум)
}}
| Section3       = {{Chembox Structure
| MolShape = [[Тетраедар]] <br/>r(Si-H) = 1.4798{{nbsp}}Å<ref>Haynes, p. 9.29</ref>
| Dipole = 0{{nbsp}}[[Debye|D]]
}}
| Section4       = {{Chembox Thermochemistry
| Thermochemistry_ref = <ref>Haynes, p. 5.14</ref>
| DeltaHf = 34.31{{nbsp}}kJ/mol
| DeltaGfree = 56.91{{nbsp}}kJ/mol
| Entropy = 204.61{{nbsp}}J/mol•K
| HeatCapacity = 42.81{{nbsp}}J/mol•K
}}
| Section7 = {{Chembox Hazards
| ExternalSDS = [http://www.inchem.org/documents/icsc/icsc/eics0564.htm ICSC 0564]
| MainHazards = Исклучително запалив, пирофорен во воздухот
| GHSPictograms = {{GHS02}}{{GHS04}}
| GHSSignalWord = Опаесен
| HPhrases = {{H-phrases|220|280}}
| PPhrases = {{P-phrases|P210|P222|P230|P280|P377|P381|P403|P410+P403}}
| NFPA-H = 2
| NFPA-F = 4
| NFPA-R = 3
| FlashPt = Не е применлив, пирофорен гас
| AutoignitionPt = ~
| AutoignitionPtC = 18
| ExploLimits = 1.37–100%
| PEL = никое<ref name=PGCH/>
| IDLH = N.D.<ref name=PGCH>{{PGCH|0556}}</ref>
| REL = TWA 5{{nbsp}}ppm (7{{nbsp}}mg/m<sup>3</sup>)<ref name=PGCH/>
}}
| Section8       = {{Chembox Related
| OtherFunction_label = тетрахидридни соединенија
| OtherFunction = [[Метан]]<br />[[Германиум]]<br />[[Станан]]<br />[[Плумбан]]
| OtherCompounds = [[Фенилсилан]]<br />[[Винилсилан]]<br />[[Дисилан]]<br />[[Тризилан]]}}
}}

'''Силанот''' — [[неорганско соединение]] со хемиска формула,  {{chem2|SiH4}} . Тоа е безбоен, пирофорен, токсичен гас со остар, одбивен мирис, нешто сличен на оној на [[оцетна киселина|оцетната киселина]]. Силанот е од практичен интерес како претходник на елементарниот силициум. Силаните со алкилни групи се ефективни водоотпорни за минерални површини како бетон и ѕидање. Силаните со органски и неоргански додатоци се користат како средства за спојување.

==Производство==
===Комерцијално производство===
Силан може да се произведува на неколку начини<ref name=Ullmann>{{Ullmann |author=Simmler, W. |title=Silicon Compounds, Inorganic |doi=10.1002/14356007.a24_001}}</ref>. Обично, тоа произлегува од реакцијата на хлороводород со магнезиум силицид:
: <chem>Si + 3 HCl -> HSiCl3 + H2</chem>

Се подготвува и од силициум од металуршки квалитет во процес во два чекора. Прво, силициумот се третира со хлороводород на околу 300&nbsp;°C за да се произведе трихлоросилан, HSiCl3, заедно со водороден гас, според хемиската равенка
: <chem>Si + 3 HCl -> HSiCl3 + H2</chem>

Потоа, трихлоросиланот се претвора во мешавина од силикон и силициум тетрахлорид:
: <chem>4 HSiCl3 -> {{chem2|SiH4}}  + 3 SiCl4</chem>

Оваа реакција на прераспределба бара катализатор.

Најчесто користени катализатори за овој процес се метални халиди, особено алуминиум хлорид. Ова се нарекува реакција на редистрибуција, што е двојно поместување кое го вклучува истиот централен елемент. Може да се смета и како реакција на несразмерност, иако нема промена во бројот на оксидација за силициумот (Si има номинален оксидационен број IV кај сите три вида). Сепак, корисноста на концептот на оксидационен број за ковалентна молекула, дури и поларна ковалентна молекула, е двосмислена. Силиконскиот атом може да се рационализира дека има највисока формална оксидациска состојба и делумно позитивен полнеж во SiCl4 и најниската формална оксидациска состојба во {{chem2|SiH4}} , бидејќи Cl е многу поелектронегативен од H.

Алтернативен индустриски процес за подготовка на силикон со многу висока чистота, погоден за употреба во производството на силициум од полупроводничка класа, започнува со металуршки силициум, водород и силициум тетрахлорид и вклучува сложена серија на реакции на прераспределба (произведувајќи нуспроизводи кои се рециклираат во процесот) и дестилации. Реакциите се сумирани подолу:

: <chem>Si + 2 H2 + 3 SiCl4 -> 4 SiHCl3</chem>
: <chem>2 SiHCl3 -> SiH2Cl2 + SiCl4</chem>
: <chem>2 SiH2Cl2 -> SiHCl3 + SiH3Cl</chem>
: <chem>2 SiH3Cl -> {{chem2|SiH4}}  + SiH2Cl2</chem>

Силанот произведен на овој пат може термички да се разложи за да произведе силициум и водород со висока чистота во еден премин.

Сепак, други индустриски патишта до силинот вклучуваат редукција на силициум тетрафлуорид (SiF4) со натриум хидрид (NaH) или редукција на SiCl4 со литиум алуминиум хидрид (LiAlH4).

Друго комерцијално производство на силин вклучува намалување на силициум диоксид (SiO2) под Al и H2 гас во мешавина од NaCl и алуминиум хлорид (AlCl3) при високи притисоци: 
: <chem>3 SiO2 + 6 H2 + 4 Al -> 3 {{chem2|SiH4}}  + 2 Al2O3</chem>

===Патеки во лабораториски размери===
Во 1857 година, германските хемичари Хајнрих Буф и Фридрих Волер откриле силин меѓу производите формирани од дејството на хлороводородна киселина на алуминиум силицид, кои тие претходно го подготвиле. Тие го нареклр соединението силициран водород.

За демонстрации во училницата, силинот може да се произведе со загревање на песок со магнезиум во прав за да се произведе магнезиум силицид (Mg2Si), потоа се истура смесата во хлороводородна киселина. Магнезиумовиот силицид реагира со киселината за да произведе силилански гас, кој гори при контакт со воздух и произведува мали експлозии<ref name="theodoregray">{{cite web |url=https://theodoregray.com/PeriodicTable/PopularScience/2005/10/1/index.html |title=Making Silicon from Sand |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20101129090339/http://theodoregray.com/PeriodicTable/PopularScience/2005/10/1/index.html |work=Popular Science |via=Theodore Gray |archive-date=2010-11-29}}.</ref>. Ова може да се класифицира како хетерогено  киселинско-базна хемиска реакција, бидејќи изолираната Si4− јон во Mg2Si антифлуоритната структура може да послужи како Бренстед-Лауриева база способна да прифати четири протони. Може да се напише како
: <chem>4 HCl + Mg2Si -> {{chem2|SiH4}}  + 2 MgCl2</chem>

Општо земено, алкално-земјените метали формираат силициди со следните стехиометрии: {{chem2|M^{II}2Si}}, {{chem2|M^{II}Si}}, and {{chem2|M^{II}Si2}}. Во сите случаи, овие супстанции реагираат со Бренстед-Лауриевите киселини за да произведат некој тип на хидрид на силициум кој зависи од поврзаноста на Si анјонот во силицидот. Можните производи вклучуваат {{chem2|SiH4}}  и/или повисоки молекули во хомологната серија SinH2n+2, полимерен силициум хидрид или силициумска киселина. Оттука, {{chem2|M^{II}Si}} со нивните цик-цак синџири на Si2− анјони (содржат два поединечни пара електрони на секој анјон Si кои можат да прифатат протони) го даваат полимерниот хидрид  {{chem2|(SiH2)_{''x''} }}.

Уште еден мал пат за производство на силин е од дејството на натриумовиот амалгам на дихлоросилан, SiH2Cl2, за да се добие моносилан заедно со малку жолт полимеризиран силициум хидрид {{chem2|(SiH)_{''x''} }}.<ref>Mellor, J. W. "A Comprehensive Treatise on Inorganic and Theoretical Chemistry", vol.&nbsp;VI. Longmans, Green and Co. (1947), pp.&nbsp;970–971.</ref>.

==Својства==
Силанот е силиконски аналог на метанот. Поради поголемата електронегативност на водородот во споредба со силициумот, овој поларитет на врската Si-H е спротивен од оној во C-H врските на метанот. Една последица на овој обратен поларитет е поголемата тенденција на силинот да формира комплекси со преодните метали. Втора последица е тоа што силинот е пирофорен — се подложува на спонтано согорување во воздух, без потреба од надворешно палење<ref>{{
cite journal
|author1=Emeléus, H. J. |author2=Stewart, K.
 |name-list-style=amp |title = The oxidation of the silicon hydrides
| year = 1935
| journal = Journal of the Chemical Society
| pages = 1182–1189
| doi = 10.1039/JR9350001182}}</ref>. Сепак, тешкотиите во објаснувањето на достапните (често контрадикторни) податоци за согорувањето се припишуваат на фактот дека самиот силин е стабилен и дека природното формирање на поголеми силини за време на производството, како и чувствителноста на согорувањето на нечистотии како што се влагата и каталитичките ефекти на површините на контејнерите предизвикуваат нејзина пирофорност<ref>{{
cite journal
| author = Koda, S.
| title = Kinetic Aspects of Oxidation and Combustion of Silane and Related Compounds
| url = https://archive.org/details/sim_progress-in-energy-and-combustion-science_1992_18_6/page/513
| year = 1992
| journal = Progress in Energy and Combustion Science
| volume = 18
| issue = 6
| pages = 513–528
| doi = 10.1016/0360-1285(92)90037-2}}</ref>. Над 420&nbsp;°C, силинот се распаѓа на силициум и водород; затоа може да се користи при хемиско таложење на пареа на силициум.

Јачината на врската Si–H е околу 384 kJ/mol, што е околу 20% послаба од H–H врската во H2. Следствено, соединенијата што содржат Si-H врски се многу пореактивни отколку H2. Јачината на врската Si–H е скромно под влијание на други супституенти: јачината на врската SiHF<sub>3</sub> 419 kJ/mol, SiHCl<sub>3</sub> 382 kJ/mol, and SiHMe<sub>3</sub> 398 kJ/mol.<ref>M. A. Brook "Silicon in Organic, Organometallic, and Polymer Chemistry" 2000, J. Wiley, New York. {{ISBN|0-471-19658-4}}.</ref><ref>{{cite web |url=https://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/virttxtjml/questions/bndenrgy.htm |title=Standard Bond Energies |publisher=Michigan State University Organic Chemistry}}</ref>

==Апликации==
[[Податотека:Container 【 28T9 】 SINU 212002(1)---No,1 【 Pictures taken in Japan 】.jpg|мини|Контејнери за испорака на моносилански гас во Јапонија.]]

Иако постојат различни апликации за органосиланите, самиот силин има една доминантна примена, како претходник на елементарниот силициум, особено во индустријата за полупроводници. Повисоките силини, како што се ди- и трисилан, се само од академски интерес. Околу 300 метрички тони годишно силин биле потрошени во доцните 1990-ти<ref name=timms>{{
cite journal
| author = Timms, P. L.
| title = The chemistry of volatile waste from silicon wafer processing
| year = 1999
| journal = Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions
| issue = 6
| pages = 815–822
| doi = 10.1039/a806743k}}</ref>. Евтиното производство на соларни фотоволтаични модули довело до значителна потрошувачка на силин за таложење (PECVD) хидрогенизиран аморфен силициум (a-Si:H) на стакло и други подлоги како метал и пластика. Процесот на PECVD е релативно неефикасен при искористување на материјалите, при што приближно 85% од силинот се троши. За да се намали тој отпад и еколошкиот отпечаток на соларни ќелии базирани на a-Si:H, биле развиени дополнителни неколку напори за рециклирање<ref>Briend P, Alban B, Chevrel H, Jahan D. American Air, Liquide Inc. (2009) "Method for Recycling Silane (SiH<sub>4</sub>)". [http://www.google.com/patents/US20110011129 US20110011129] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130922075425/http://www.google.com/patents/US20110011129 |date=2013-09-22}}, [http://www.google.com/patents/EP2252550A2 EP2252550A2] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130923005242/http://www.google.com/patents/EP2252550A2 |date=2013-09-23}}.</ref><ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.resconrec.2012.10.002 |title=Life cycle analysis of silane recycling in amorphous silicon-based solar photovoltaic manufacturing |year=2013 |last1=Kreiger |first1=M.A. |last2=Shonnard |first2=D.R. |last3=Pearce |first3=J.M. |journal=Resources, Conservation and Recycling |volume=70 |pages=44–49 |s2cid=3961031 |url=https://www.academia.edu/2310926 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20171112225425/http://www.academia.edu/2310926/Life_Cycle_Analysis_of_Silane_Recycling_in_Amorphous_Silicon-Based_Solar_Photovoltaic_Manufacturing |archive-date=2017-11-12}}</ref>.

==Безбедност и мерки на претпазливост==

Пријавени се голем број фатални индустриски несреќи предизвикани од согорување и детонација на истечениот силин во воздухот<ref>{{
cite journal
| author = Chen, J. R.
| title = Characteristics of fire and explosion in semiconductor fabrication processes
| year = 2002
| journal = Process Safety Progress
| volume = 21
| issue = 1
| pages = 19–25
| doi = 10.1002/prs.680210106| s2cid = 110162337
}}</ref><ref>{{
cite journal
|author1=Chen, J. R. |author2=Tsai, H. Y. |author3=Chen, S. K. |author4=Pan, H. R. |author5=Hu, S. C. |author6=Shen, C. C. |author7=Kuan, C. M. |author8=Lee, Y. C. |author9=Wu, C. C. |name-list-style=amp |title=Analysis of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant
| year = 2006
| journal = Process Safety Progress
| volume = 25
| issue = 3
| pages = 237–244
| doi = 10.1002/prs.10136|s2cid=111176344 }}</ref><ref>{{
cite journal
|author1=Chang, Y. Y. |author2=Peng, D. J. |author3=Wu, H. C. |author4=Tsaur, C. C. |author5=Shen, C. C. |author6=Tsai, H. Y. |author7=Chen, J. R. |name-list-style=amp |title=Revisiting of a silane explosion in a photovoltaic fabrication plant
| year = 2007
| journal = Process Safety Progress
| volume = 26
| issue = 2
| pages = 155–158
| doi = 10.1002/prs.10194|s2cid=110741985 }}</ref>.

Поради слабите врски и водород силинот е пирофорен гас (способен за автозапалување на температури под 54&nbsp;°C (129&nbsp;°F))<ref>[http://www.voltaix.com/images/doc/Mssi000_Silane.pdf Silane MSDS] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140519130659/http://www.voltaix.com/images/doc/Mssi000_Silane.pdf |date=2014-05-19}}</ref>
:<chem>SiH4 + 2 O2 -> SiO2 + 2 H2O</chem>{{spaces|5}}<math>\Delta H = -1517 \text{ kJ/mol } = -47.23 \text{ kJ/g}</math>

:<chem>SiH4 + O2 -> SiO2 + 2 H2</chem>
:<chem>SiH4 + O2 -> SiH2O + H2O</chem>
:<chem>2 SiH4 + O2 -> 2 SiH2O + 2H2</chem>
:<chem>SiH2O + O2 -> SiO2 + H2O</chem>

За посни мешавини е предложен процес на реакција во две фази, кој се состои од процес на потрошувачка на силилан и процес на оксидација на водород. Топлината на {{chem2|SiO2(s)}} кондензацијата ја зголемува брзината на горење поради топлинска повратна информација<ref>{{
cite journal
| author = V.I Babushok
| title = Numerical Study of Low and High Temperature Silane Combustion
| year = 1998
| journal = The Combustion Institute
| volume = 27
| issue = 2
| pages = 2431–2439
| doi = 10.1016/S0082-0784(98)80095-7
}}</ref>.

Разредените силински мешавини со инертни гасови, како што се азот или аргон, имаат уште поголема веројатност да се запалат кога се испуштаат на отворено, во споредба со чистиот силин: дури и 1% мешавина од силиан во чист азот лесно се запали кога е изложена на воздух<ref>{{
cite journal
|author1=Kondo, S. |author2=Tokuhashi, K. |author3=Nagai, H. |author4=Iwasaka, M. |author5=Kaise, M. |name-list-style=amp |title=Spontaneous Ignition Limits of Silane and Phosphine
| year = 1995
| journal = Combustion and Flame
| volume = 101
| issue = 1–2
| pages = 170–174
| doi = 10.1016/0010-2180(94)00175-R}}</ref>.

Во Јапонија, со цел да се намали опасноста од силин за производство на аморфни силициумски соларни ќелии, неколку компании почнале да го разредуваат силинот со водороден гас. Ова резултирало со симбиотска придобивка од правење постабилни соларни фотоволтаични ќелии бидејќи го намалува ефектот Штајблер-Вронски.

За разлика од метанот, силинот е прилично токсичен: смртоносната концентрација во воздухот за стаорци (LC 50) е 0,96% (9.600 ppm) во текот на 4-часовна изложеност. Дополнително, контактот со очите може да формира силициумска киселина со резултат на иритација<ref>{{cite web |url=http://www.vngas.com/pdf/g97.pdf |title=MSDS for silane |website=vngas.com |url-status=usurped |archive-url=https://web.archive.org/web/20090220021944/http://www.vngas.com/pdf/g97.pdf |archive-date=2009-02-20}}</ref>.

Во однос на професионалната изложеност на силин на работниците, Националниот институт за безбедност и здравје при работа на САД поставил препорачана граница на изложеност од 5 ppm (7&nbsp;mg/m 3 ) преку временски пондериран просек од осум часа<ref>{{cite web |title=Silicon tetrahydride |work=NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards |publisher=Centers for Disease Control and Prevention |url=https://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0556.html |date=April 4, 2011 |access-date=November 18, 2013 |url-status=live |archive-url=https://web.archive.org/web/20140726044247/http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0556.html |archive-date=July 26, 2014}}</ref>.

== Наводи ==
{{наводи}}

== Надворешни врски ==
*[https://www.freepatentsonline.com/2474087.html US Patent 2474087A, Preparation of silicon halides]

{{Соединенија на силициумот}}
{{Силициди}}
{{Нормативна контрола}}

[[Категорија:Гасови]]
[[Категорија:Индустриски гасови]]
[[Категорија:Силани| ]]
[[Категорија:Хемикалии со непријатен мирис]]