Фторид кремния(IV)

Фторид кремния(IV) (кремний четырёхфтористый, тетрафторид кремния, тетрафторсилан) — бинарное неорганическое соединение кремния и фтора с формулой SiF₄, бесцветный ядовитый газ, легко гидролизуется водой, растворяется в органических растворителях.

Фторид кремния​(IV)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид кремния​(IV)​
Традиционные названия	Четырёхфтористый кремний, тетрафторсилан; тетрафторид кремния
Хим. формула	SiF4
Рац. формула	SiF4
Физические свойства
Состояние	бесцветный токсичный газ
Молярная масса	104,08 г/моль
Плотность	4,684 г/л ж. 1,590-78 тв. 2,17 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	-86,8; -90,2 °C
• кипения	-65 °C
Тройная точка	0,225 МПа
Мол. теплоёмк.	73,6 Дж/(моль·К)
Энтальпия
• образования	-1614,95 кДж/моль
Химические свойства
Растворимость
• в воде	гидролиз
• в метаноле	32,8 г/100 мл
• в этаноле	36,4 г/100 мл
• в ацетоне	3,1 г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	7783-61-1
PubChem	24556
Рег. номер EINECS	232-015-5
SMILES	FSi(F)(F)F
InChI	InChI=1S/F4Si/c1-5(2,3)4 ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N
RTECS	VW2327000
Номер ООН	1859
ChemSpider	22962
Безопасность
Предельная концентрация	0,5 мг/м³ (в пересчёте на HF)
ЛД50	92 мг/кг
Токсичность	высоко токсичен, коррозионно-активен, ирритант
Пиктограммы ECB
NFPA 704	0 4 2
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

ПолучениеПравить

• Сгорание кремния в атмосфере фтора:

$\mathsf{S}\mathsf{i}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}$${\mathsf {Si+2F_{2}\ {\xrightarrow {}}\ SiF_{4}}}$ 

• Действие фтора на оксид кремния:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}\stackrel{\mathsf{250}\mathsf{-<!--\; -\; -->}{\mathsf{400}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {SiO_{2}+2F_{2}\ {\xrightarrow {250-400^{o}C}}\ SiF_{4}+O_{2}}}$ 

• Действие газообразного фтористого водорода на кремний:

$\mathsf{S}\mathsf{i}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{\mathsf{40}\mathsf{-<!--\; -\; -->}{\mathsf{100}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {Si+4HF\ {\xrightarrow {40-100^{o}C}}\ SiF_{4}+2H_{2}}}$ 

• или его оксид:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}\stackrel{\mathsf{250}\mathsf{-<!--\; -\; -->}{\mathsf{400}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}$${\mathsf {SiO_{2}+4HF\ {\xrightarrow {250-400^{o}C}}\ SiF_{4}+2H_{2}O}}$ 

• Разложение кремнефтористоводородной кислоты:

${\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\stackrel{{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{S}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {H_{2}[SiF_{6}]\ {\xrightarrow {H_{2}SO_{4}}}\ SiF_{4}\uparrow +2HF}}$ 

• или гексафторосиликата натрия:

$\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}\stackrel{{\mathsf{600}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\uparrow <!--\; \uparrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}$${\mathsf {Na_{2}[SiF_{6}]\ {\xrightarrow {600^{o}C}}\ SiF_{4}\uparrow +2NaF}}$ 

Физические свойстваПравить

Тетрафторид кремния — бесцветный газ, в твёрдом состоянии легко сублимируется, термически устойчив.

В твёрдом состоянии образует кристаллы кубической сингонии, пространственная группа I 43m или I 23, параметры ячейки a = 0,542 нм, Z = 2.

Легко гидролизуется водой, растворяется в органических растворителях.

Химические свойстваПравить

• Гидролизуется водой, продукты зависят от температуры:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{4}}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {SiF_{4}+4H_{2}O\ \rightleftarrows \ H_{4}SiO_{4}+4HF}}$ 

$\mathsf{3}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{{\mathsf{100}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$${\mathsf {3SiF_{4}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ SiO_{2}\downarrow +2H_{2}[SiF_{6}]}}$ 

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{O}\stackrel{\mathsf{>}{\mathsf{100}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{O}}_{\mathsf{2}}\mathsf{+}\mathsf{4}\mathsf{H}\mathsf{F}$${\mathsf {SiF_{4}+2H_{2}O\ {\xrightarrow {>100^{o}C}}\ SiO_{2}+4HF}}$ 

• Растворяется в плавиковой кислоте с образованием кремнефтористоводородной кислоты:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{H}\mathsf{F}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->{\mathsf{H}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$${\mathsf {SiF_{4}+2HF\ \rightleftarrows \ H_{2}[SiF_{6}]}}$ 

• а при сплавлении с фторидами щелочных металлов образует соли кремнефтористоводородной кислоты:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{N}\mathsf{a}\mathsf{F}\stackrel{{\mathsf{200}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{N}{\mathsf{a}}_{\mathsf{2}}\mathsf{[}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{6}}\mathsf{]}$${\mathsf {SiF_{4}+2NaF\ {\xrightarrow {200^{o}C}}\ Na_{2}[SiF_{6}]}}$ 

• При нагревании активные металлы вытесняют кремний:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{M}\mathsf{g}\stackrel{{\mathsf{500}}^{\mathsf{o}}\mathsf{C}}{\to }\mathsf{S}\mathsf{i}\mathsf{+}\mathsf{2}\mathsf{M}\mathsf{g}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {SiF_{4}+2Mg\ {\xrightarrow {500^{o}C}}\ Si+2MgF_{2}}}$ 

• Реагирует с кремнием:

$\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{4}}\mathsf{+}\mathsf{S}\mathsf{i}\rightleftarrows <!--\; \rightleftarrows \; -->\mathsf{2}\mathsf{S}\mathsf{i}{\mathsf{F}}_{\mathsf{2}}$${\mathsf {SiF_{4}+Si\ \rightleftarrows \ 2SiF_{2}}}$ 

Сферы использованияПравить

• Получение кремнефтористоводородной кислоты.
• Очистка кремния и его травление.

ТоксикологияПравить

Считается высокотоксичным веществом, так как при контакте с горячей водой и кислотами выделяется чрезвычайно ядовитый фтороводород. ПДК 0,5 мг/м³.

ЛитератураПравить

• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 2-е изд., испр. — М.—Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.