Silane

Die Silane sind eine Stoffgruppe von Siliziumwasserstoffen, also Verbindungen die aus Silizium und Wasserstoff bestehen. Der Aufbau der Silane entspricht hierbei formal den Alkanen.

Die allgemeine Summenformel lautet: Si_nH_2n+2 (n-Silan). Es gibt aber auch noch andere mögliche Strukturformeln: iso-, cyclo- und neo-Silane. Der Vorteil bei den Isomeren der Silane, wie zum Beispiel, beim iso-Heptasilan ist der niedrigere Schmelzpunkt gegenüber den n- und cyclo-Silanen, deshalb sind die iso-Silane besser für kältere Klimate geeignet.

Hier eine Übersicht der Silane:

Silan	Summen- formel
Monosilan	SiH₄
Disilan	Si₂H₆
Trisilan	Si₃H₈
Tetrasilan	Si₄H₁₀
Pentasilan	Si₅H₁₂
Hexasilan	Si₆H₁₄
Heptasilan	Si₇H₁₆
Oktasilan	Si₈H₁₈
Nonasilan	Si₉H₂₀
Dekasilan	Si₁₀H₂₂
Undekasilan	Si₁₁H₂₄
Dodekasilan	Si₁₂H₂₆
Tridekasilan	Si₁₃H₂₈
Tetradekasilan	Si₁₄H₃₀
Pentadekasilan	Si₁₅H₃₂

thumb|480px|Schmelz- und Siedepunkte der n-Silane

  H  H      H
   |  |      |
 H-Si-Si-...-Si-H
   |  |      |
   H  H      H

Die niedrigen Silane, das heißt die Silane mit ein bis vier Siliziumstoffatomen, sind sehr unbeständig und können sich an der Luft selbst entzünden und spontan verbrennen. Die "Reaktionsfreude" nimmt jedoch mit zunehmender Kettenlänge ab und schon Pentasilan reagiert nicht mehr selbstständig mit dem Sauerstoffanteil der Luft. Ab Heptasilan sind Silane nicht mehr selbstentzündlich.

Eine ungewöhnliche Eigenschaft der Silane ist, dass sie bei hohen Temperaturen um ca. 1900 °C auch mit dem Stickstoffanteil der Luft zu Siliziumnitrid und Wasser reagieren, wobei sehr viel Energie frei wird. Daraus ergibt sich eine potentielle Anwendung als Kraftstoff für Raketen beziehungsweise für Kraftfahrzeuge.

Beispiel für die stöchiometrische Verbrennungsgleichung von Heptasilan Si₇H₁₆ mit Luft,
die aus 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff besteht:

$16\;H + 4\;O_2 \rightarrow 8\;H_2O;$

$7\;Si + 16\;N_2 + 17\ dispergierte\ Si \rightarrow 8\;Si_3N_4$

Im folgenden errechnetem Beispiel wird (iso oder n)-Heptasilan verbrannt*:
(Das Wasser der Si-Dispersion geht hier keine chemische Bindung ein)

Ausgangsstoffe:

	1 Si₇H₁₆	4 O₂	16 N₂	17 Si dispergiert in Wasser	Gesamt
g/mol	212,72554	127,9952	448,2144	477,4535 (Si) + Wasser aus Dispersion	1.266,38864

zu

Verbrennungsprodukte:

	8 Si₃N₄	8 H₂O	Gesamt
g/mol	1.122,2664	144,12224 + Wasser aus Dispersion	1.266,38864

Wenn man also (Iso-/n-)Heptasilan als Kraftstoff einsetzen würde,
entstehen pro 100 kg Silan (+ 224,45 kg dispergiertem Silizium), 527,57 kg Siliziumnitrid und 67,75 kg Wasser.

Silane sind chemische Verbindungen der allgemeinen Form

SiR₄ mit R = Wasserstoff, Alkyl, Chlor, etc.

Die Namensgebung erfolgte analog zu den Alkanen (analoge Kohlenstoffverbindungen). Die einfachste Verbindung ist das so genannte Monosilan SiH₄, ein sich an Luft selbst entzündendes Gas. Wichtige weitere Verbindungen sind das chemisch weitgehend inerte Tetramethylsilan, sowie die ganze Reihe der Chlormethylsilane, insbesondere das Dichlordimethylsilan, welche als Ausgangsprodukte für die Silikon-Herstellung dienen.

Trichlorsilan ist ein Zwischenprodukt zur Herstellung von hochreinem Silizium für Mikrochips.

Aus Chlorsilanen und Chloralkylsilanen lassen sich durch Umsetzung in einer Knallgasflamme so genannte pyrogene Kieselsäuren erzeugen, ein wichtiger Füllstoff für Kunststoffe.

Spezielle als funktionelle Organosilane bezeichnete Silane finden als Haftvermittler zwischen anorganischen/mineralischen Oberflächen und Kunststoffen Verwendung.

Weblinks

http://www.sivento-silanes.com Organosilane der Degussa AG
http://www.protectosil.com Organosilane im Bautenschutz der Degussa AG
http://www.wacker.de Silikone, Silane, ...

Silane

Weblinks

See also: Silane, Alkane, Chemische Verbindung, Dekasilan, Disilan, Dispersion (Chemie), Dodekasilan, Füllstoff, Heptasilan, Hexasilan