סילן

סילן
	סילן
שם סיסטמטי	Silane
שמות נוספים	Monosilane ; Silicane; Silicon hydride; Silicon tetrahydride
כתיב כימי	H₄Si
מסה מולרית	32.12 גרם/מול
מראה	גז שקוף, מסריח
מספר CAS	7803-62-5
מצב צבירה	גז
מסיסות	מגיב עם מים
טמפרטורת היתוך	185- °C ; -88.15 K
טמפרטורת רתיחה	112- °C ; -161.15 K
מקדם שבירה	1.5456
נקודת התלקחות	18 °C ; 291.15 K
NFPA 704	4 ‏ 2 3

אין לבלבל ערך זה, העוסק בתרכובת אנאורגנית, צורן הידריד, עם הערך "סילאן", העוסק בסירופ מתמרים או מחרובים מתוקים.

סילן (נקרא גם סילאן; באנגלית: Silane) או צורן הידריד הוא תרכובת אנאורגנית שנוסחתה SiH₄. זהו גז שקוף, דליק בעל ריח דוחה וחריף המזכיר חומצה אצטית. סילן הוא פירופורי - מתלקח ספונטנית באוויר ללא צורך בהצתה חיצונית.

החומר הוא אנלוג של מתאן CH₄ אך בשל האלקטרושליליות הנמוכה של אטום הצורן (1.90 בהשוואה ל-2.55 בפחמן) קוטביות הקשר הפוכה (מטען שלילי חלקי על אטום המימן) בשל הבדל זה סילן נוטה יותר ליצור קומפלקסים עם יונים של מתכות המעבר. בטמפרטורה מעל 420 °C סילן מתפרק לצורן ולמימן ולכן משתמשים בו לייצור צורן נקי בשיטת (Chemical Vapor Deposition (CVD.

ייצור

בתעשייה מפיקים סילן מצורן בתהליך דו שלבי. בשלב הראשון מגיבים צורן עם חומצת מימן כלורי ב 300°C לקבלת טריכלורוסילן ומימן גזי

$Si_{(s)}+3HCl_{(g)}\longrightarrow SiHCl_{3(l)}+H_{2(g)}$

תוצר התגובה טריכלורוסילן מורתח בנוכחות זרז במזרז קבלת סילן וצורן ארבע כלוריד, הזרז המקובל הוא אלומיניום כלוריד AlCl₃

$4SiHCl_{3(l)}\longrightarrow SiH_{4(l)}+3SiCl_{4(l)}$

בשיטה חלופית לייצור סילן בדרגת ניקיון גבוהה המתאימה להכנת צורן לתעשיית המוליכים למחצה חומרי הגלם הם צורן ברמת ניקיון מטלורגית (דרגה נמוכה מזו הנחוצה לתעשיית המוליכים למחצה), מימן וצורן טטרה כלוריד וכוללת סדרת תגובות בהם תוצרי הלוואי ממוחזרים וניקוי בזיקוק. התגובות בתהליך זה:

$Si+2H_{2}+3SiCl_{4}\longrightarrow 4SiHCl_{3}$

$2SiHCl3\longrightarrow SiH_{2}Cl_{2}+SiCl_{4}$

$2SiH_{2}Cl_{2}\longrightarrow SiHCl_{3}+SiH_{3}Cl$

$2SiH3Cl\longrightarrow SiH_{4}+SiH_{2}Cl_{2}$

פירוק תרמי של הסילן שהופק בתהליך זה נותן צורן בדרגת ניקיון גבוהה וגז מימן בתהליך חד שלבי

תהליך תעשייתי נוסף להפקת סילן הוא חיזור של צורן דו-חמצני (SiO₂) בתגובה עם אלומיניום ומימן בלחץ גבוה

$3SiO_{2}+6H_{2}+4Al\longrightarrow 3SiH_{4}+2Al_{2}O_{3}$

שימושים

לסילן כמה יישומים תעשייתיים ומעבדתיים. משתמשים בסילן להצמדת סיבי זכוכית וסיבי פחמן למטריצות פולימריות לקבלת חומרים מרוכבים. הסילן מצפה את הסיב ומאפשר קישור לפולימר. באופן דומה משתמשים בסילן לקבע ציפוי יציב מבחינה ביולוגית לשתלי טיטניום. יישומים אחרים כוללים ציפויים דוחי מים, ציפוי לבנים וציפויים נוגדי גרפיטי לקירות. משתמשים בסילן לבניית שכבה של צורן פולי קריסטליני על פרוסות סיליקון, בייצור תאים פוטווולטאים משתמשים בסילן לריבוד שבכת צורן אמורפי המסומם במימן (a-Si:H) על זכוכית.

משתמשים בחומר גם כראגנט מחזר בסינתזה אורגנית ואורגנו-מתכתית.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא סילן בוויקישיתוף

סילן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)