Siliciumtetrahalogenide

Die Synthese der Tetrahalogensilane kann aus den Elementen oder durch Umsetzung von Siliciumdioxid oder Silicium mit einem Überschuss Halogenwasserstoff erfolgen:^[3][1][4]

${\displaystyle \mathrm {Si+2\ X_{2}\xrightarrow {\triangle } \ SiX_{4}\;\;\;X=F,Cl,Br,I} }$

${\displaystyle \mathrm {SiO_{2}+4\;HF\xrightarrow {\triangle } SiF_{4}+2\;H_{2}O} }$

${\displaystyle \mathrm {Si+4\;HX\xrightarrow {\triangle } SiX_{4}+2\;\;H_{2}\;\;\;X=Cl,Br} }$

Mit zunehmendem Molekulargewicht erhöhen sich Schmelz- und Siepunkte der Tetrahalogensilane: Unter Normalbedingungen liegt SiF₄ als Gas vor, während es sich bei der Chlor- und Bromverbindung um Flüssigkeiten handelt. Das Iodid ist hingegen ein Feststoff.^[1] Im Gegensatz zu ihren Kohlenstoffanaloga, den Halogenkohlenwasserstoffen vom Typ CX₄, wie beispielsweise Tetrachlormethan, sind Tetrahalogensilane hochreaktive Verbindungen. Ihre Beständigkeit nimmt mit zunehmendem Molekulargewicht ab.^[1]

Weitere Informationen ...

	Tetrafluorsilan	Tetrachlorsilan	Tetrabromsilan	Tetraiodsilan
Formel	SiF4	SiCl4	SiBr4	SiI4
Molare Masse	104,1 g·mol−1	169,90 g·mol−1	347,72 g·mol−1	535,70 g·mol−1
CAS	7783-61-1	10026-04-7	7789-66-4	13465-84-4
EG-Nummer	232-015-5	233-054-0	232-182-4	236-706-2
ECHA-Infocard	100.029.104	100.030.037	100.029.257	100.033.355
Aggregat	gasförmig[1]	flüssig[1]	flüssig[1]	fest[1]
Farbe	farblos[1]
Schmelzpunkt	−95,2 °C[5][Anm 1]	−70 °C[6]	5 °C[7]	120,5 °C[8]
Siedepunkt		57 °C[6]	154 °C[7]	287,4 °C[8]
Dichte	4,372 kg·m−3 (15 °C)[5]	1,48 g·cm−3[6]	2,800 g·cm−3[7]	4,198 g·cm−3 (25 °C)[8]
Brechungsindex		1,41156 (25 °C)[9]	1,5685 (31 °C)[9]
${\displaystyle \Delta H_{f}}$ (kJ/mol)	−1615[1]	−663[1]	−415[1]	−110[1]
Si-X-Bindungslänge	155 pm[1]	209 pm[1]	218 pm[1]	243 pm[1]

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Anmerkungen:

1. [1]

   Sublimation

Die Tetrahalogensilane sind tetraedrisch aufgebaut. Durch den polaren Charakter ist die Si-X-Bindungslänge im SiF₄ verkürzt (berechnet: 181 pm) und liegt zwischen einen Einfach- und einer Doppelbindung. Der Effekt auf die Bindungslänge nimmt zu den schwereren Halogenen hin ab (berechnet Si–Cl 216 pm, Si–Br 231 pm, Si–I 240 pm).^[1]

Die Silicium-Halogen-Bindung in Tetrahalogensilanen kann durch nukleophile Substitution leicht aufgespalten werden. Entsprechend sind Tetrahalogensilane sehr hydrolyseempfindlich und werden durch Wasser rasch in Kieselsäure umgewandelt.^[1] Durch Umsetzung mit Alkoholen (Alkoholyse) entstehende die entsprechenden Alkoholate.^[1]

${\displaystyle \mathrm {SiX_{4}+4\;H_{2}O\xrightarrow {} Si(OH)_{4}+4\;HX\;\;\;X=F,Cl,Br,I} }$

Durch Umsetzung mit Alkoholen (Alkoholyse) entstehen die entsprechenden Alkoholate, wie Tetraethoxysilan.^[1]

${\displaystyle \mathrm {SiCl_{4}+4\;CH_{3}CH_{2}OH\xrightarrow {} Si(OCH_{2}CH_{3})_{4}+4\;HX} }$

Unter den gemischten Tetrahalogensilane sind wie z. B. bekannt:^[2]

• Chlortrifluorsilan SiClF₃
• Dichlordifluorsilan SiCl₂F₂
• Trichlorfluorsilan SiCl₃F
• Trichloriodsilan SiCl₃I^[10]