Silane Bedeutung, Erklärung und Definition.
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: SinH2n+2 (n-Silan).
Es gibt aber auch noch andere mögliche Strukturformeln: iso-, cyclo- und neo-Silane.
Die Herstellung von 2 höheren Silanen (ab 5 Siliziumstoffatomen), dem iso-Heptasilan und Pentadekasilan, ist in dem Artikel "abgeänderte Müller-Rochow-Synthese" beschrieben.
Die Informations-Quellen zu den Silanen (Sicherheitsdatenblätter und Bücher (beispielsweise Benzin aus Sand, ISBN 3-7844-2833-9 von Peter Plichta) weisen unterschiedliche Werte bezüglich der Schmelz- und Siedepunkte auf. Diese Daten weichen also leicht voneinander ab!
Hier eine Ãœbersicht der Silane:
|
H H H | | | H-Si-Si-...-Si-H | | | H H HDie niedrigen Silane, das heißt die Silane mit ein bis vier Siliziumstoffatomen, sind allerdings 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 (laut Peter Plichta) nicht mehr selbstentzündlich.
Eine ungewöhnliche Eigenschaft der Silane ist, dass sie bei hohen Temperaturen (bei ca. 1900 °C) auch mit dem Stickstoffanteil der Luft zu Siliziumnitrid und Wasser reagieren und dabei sehr viel Energie frei wird. Daraus ergibt sich eine potentielle Anwendung als Treibstoff für Raketen beziehungsweise für Kraftfahrzeuge.
Beispiel für die stöchiometrische Verbrennungsgleichung von Heptasilan Si7H16 mit Luft,
die aus 20% Sauerstoff und 80% Stickstoff besteht:*
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 |
*- Bei der Verbrennung in dem von Peter Plichta entwickeltem Silan-Turbinenmotor oder Silan-Wankel-Turbinen-Motor.
Bei einer Temperatur ≤ 1900 °C.
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.
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