Clorosilano - Chlorosilane
Los clorosilanos son un grupo de compuestos químicos reactivos que contienen cloro , relacionados con el silano y utilizados en muchos procesos químicos. Cada uno de estos productos químicos tiene al menos un enlace silicio- cloro. El triclorosilano se produce a gran escala. El clorosilano original es tetracloruro de silicio ( SiCl
4 ).
Síntesis
Hidroclorosilanos
Se preparan mediante el proceso Müller-Rochow , que consiste en tratar el silicio con cloruro de hidrógeno a temperaturas elevadas en presencia de un catalizador de cobre . La ecuación idealizada es
- 2 Si + 6 HCl → 2 HSiCl 3 + 2 H 2 ,
El triclorosilano (HSiCl 3 ) es el producto principal; diclorosilano (H 2 SiCl 2 ) y tetracloruro de silicio (SiCl 4 ) se obtienen como subproductos. El proceso fue descubierto de forma independiente por Eugene G. Rochow y Richard Müller en 1940.
Metilclorosilanos
El metiltriclorosilano (CH 3 SiCl 3 ), dimetildiclorosilano ((CH 3 ) 2 SiCl 2 ) y cloruro de trimetilsililo ((CH 3 ) 3 SiCl) se producen mediante el proceso directo . Son reactivos clave en la química de los organosilícicos.
Reacciones
Los clorosilanos reaccionan con el agua para producir cloruro de hidrógeno , dando siloxanos y finalmente dióxido de silicio. En el caso del cloruro de trimetilsililo, el producto hidrolizado es hexametildisiloxano :
- 2 ((CH 3 ) 3 SiCl + H 2 O → [(CH 3 ) 3 Si] 2 O + 2 HCl
La reacción análoga del dimetildiclorosilano da polímeros o anillos de siloxano:
- n (CH 3 ) 2 SiCl 2 + n H 2 O → [(CH 3 ) 2 SiO] n + 2n HCl
Usar
El tetracloruro de silicio y el triclorosilano son productos intermedios en la producción de silicio ultrapura en la industria de los 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 de 99.999 999 999 % pureza.
Los clorosilanos orgánicos se utilizan con frecuencia como revestimientos para superficies de vidrio y silicio , y en la producción de polímeros de silicona (polisiloxano). Mientras fenilo clorosilanos y muchos otros se pueden utilizar, metilsiloxanos se producen en las mayores cantidades.
Los metilclorosilanos tienen de uno a tres grupos metilo . En el caso del diclorodimetilsilano, se encuentran disponibles dos átomos de cloro, de modo que una reacción con un exceso de agua produce una cadena lineal de enlaces tipo éter entre los átomos de silicio. Como en los poliéteres , estos enlaces flexibles producen un polímero gomoso, polidimetilsiloxano (PDMS). El triclorometilsilano se puede usar para inducir la ramificación y la reticulación en las moléculas de PDMS, mientras que el clorotrimetilsilano sirve para terminar las cadenas principales, lo que limita el peso molecular.
Otras especies formadoras de ácido, especialmente el acetato , pueden reemplazar al cloro en la síntesis de silicona con poca diferencia en la química del polímero terminado. Estos análogos de los clorosilanos son bastante comunes en los selladores y adhesivos comercializados para los consumidores, y como precursores de la silicona de grado médico, debido a su reducida toxicidad.