Kiselmonoxid - Silicon monoxide
|
|
|
|
| Namn | |
|---|---|
|
Föredraget IUPAC -namn
Kiselmonoxid |
|
| Identifierare | |
|
3D -modell ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard |
100.030.198 
|
| EG -nummer | |
| 382 | |
| Maska | Kisel+monoxid |
|
PubChem CID
|
|
| UNII | |
|
CompTox Dashboard ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Egenskaper | |
| SiO | |
| Molmassa | 44,08 g/mol |
| Utseende | brunsvart glasartat fast ämne |
| Densitet | 2,13 g / cm 3 |
| Smältpunkt | 1,702 ° C (3,096 ° F; 1,975 K) |
| Kokpunkt | 1.880 ° C (3.420 ° F; 2.150 K) |
| olöslig | |
| Faror | |
| NFPA 704 (eldiamant) | |
| Flampunkt | Ej brandfarligt |
| Relaterade föreningar | |
|
Andra anjoner
|
Kiselsulfid Kiselselenid Kiseltellurid |
|
Andra katjoner
|
Kolmonoxid Germanium (II) oxid Tenn (II) oxid Bly (II) oxid |
| Kiseldioxid | |
|
Om inte annat anges, ges data för material i deras standardtillstånd (vid 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 verifiera ( vad är ?)
  |
|
| Infobox -referenser | |
Kiselmonoxid är den kemiska föreningen med formeln SiO där kisel är närvarande i oxidationstillståndet +2. I ångfasen är det en diatomisk molekyl. Det har detekterats i stjärn- objekt och har beskrivits som den vanligaste oxiden av kisel i universum.
Fast form
När SiO -gas kyls snabbt kondenserar den för att bilda ett brunt/svart polymert glasartat material (SiO) n , som är kommersiellt tillgängligt och används för att avsätta filmer av SiO. Glassy (SiO) n är luft- och fuktkänslig.
Oxidation
Dess yta oxiderar lätt i luft vid rumstemperatur , vilket gav en SiOa två ytskikt som skyddar materialet från ytterligare oxidation . Emellertid, (SiO) n irreversibelt disproportionates in SiO 2 och Si i ett par timmar mellan 400 ° C och 800 ° C och mycket snabbt mellan 1000 ° C och 1440 ° C, även om reaktionen inte går till fullständighet.
Bildning
Den första exakta rapporten om bildandet av SiO var 1887 av kemisten Charles F. Maybery (1850–1927) vid Case School of Applied Science i Cleveland . Maybery hävdade att SiO bildades som en amorf gröngul substans med glasögon när kiseldioxid reducerades med kol i frånvaro av metaller i en elektrisk ugn. Ämnet hittades alltid vid gränssnittet mellan kol- och kiseldioxidpartiklarna. Genom att undersöka några av ämnets kemiska egenskaper, dess specifika vikt och en förbränningsanalys, drog Maybery slutsatsen att ämnet måste vara SiO. Ekvationen som representerar den partiella kemisk reduktion av SiO 2 med C kan representeras som:
-
SiO
2+ C, SiO + CO
Fullständig reduktion av SiO 2 med två gånger mängden av kol ger elementärt kisel och två gånger mängden av kolmonoxid. År 1890 var den tyska kemisten Clemens Winkler (upptäckaren av germanium) den första som försökte syntetisera SiO genom att värma kiseldioxid med kisel i en förbränningsugn.
-
SiO
2+ Si ⇌ 2 SiO
Winkler kunde emellertid inte producera monoxiden eftersom blandningens temperatur endast var cirka 1000 ° C. Experimentet upprepades 1905 av Henry Noel Potter (1869–1942), en ingenjör i Westinghouse . Med hjälp av en elektrisk ugn kunde Potter uppnå en temperatur på 1700 ° C och observera genereringen av SiO. Potter undersökte också egenskaperna och tillämpningarna av den fasta formen av SiO.
På grund av flyktigheten hos SiO kan kiseldioxid avlägsnas från malmer eller mineraler genom att värma dem med kisel för att producera gasformig SiO på detta sätt. På grund av de svårigheter som är förknippade med att noggrant mäta dess ångtryck och på grund av beroendet av specifikationerna för den experimentella konstruktionen har olika värden rapporterats i litteraturen för ångtrycket av SiO (g). För p SiO ovan smält kisel i en kvarts (SiOa 2 ) degel vid smältpunkten för kisel, en studie gav ett värde av 0,002 atm. För direkt förångning av rent, amorft SiO -fast ämne har 0,001 atm rapporterats. För ett beläggningssystem, vid fasgränsen mellan SiO 2 och en silicid, var 0,01 atm rapporterats.
Kiseldioxid själv, eller eldfasta material innehållande SiO 2 , kan reduceras med H 2 eller CO vid höga temperaturer, t ex:
-
SiO
2(s) + H
2(g) ⇌ SiO (g) + H
2O (g)
Som SiO produkten förångas bort (avlägsnas), jämvikts skiftar till höger, vilket resulterar i den fortsatta förbrukningen av SiO 2 . Baserat på beroendet av hastigheten för viktminskning av kiseldioxid på gasflödeshastigheten som är normal för gränssnittet verkar hastigheten för denna reduktion styras genom konvektiv diffusion eller massöverföring från den reagerande ytan.
Gasformig (molekylär) form
Kiselmonoxidmolekyler har fastnat i en argonmatris som kyls av helium. Under dessa förhållanden är SiO -bindningslängden mellan 148,9 pm och 151 pm. Denna bindningslängd liknar längden på Si = O dubbelbindningar (148 pm) i den matrisisolerade linjära molekylen SiO
2(O = Si = O), vilket indikerar frånvaron av en trippelbindning som i kolmonoxid . SiO -trippelbindningen har emellertid en beräknad bindningslängd på 150 pm och en bindningsenergi på 794 kJ/mol, vilket också är mycket nära dem som rapporteras för SiO. SiO dubbelbindningsstrukturen är framför allt ett undantag från Lewis oktettregel för molekyler som består av de lätta huvudgruppselementen, medan SiO trippelbindningen uppfyller denna regel. Den anomali som inte tål, observationen att monomer SiO är kortlivad och att (SiO) 'n' oligomerer med 'n' = 2,3,4,5 är kända, alla med slutna ringstrukturer i vilka kiselatomerna är anslutna genom överbryggande syreatomer (dvs varje syreatom är ensamt bunden till två kiselatomer; inga Si-Si-bindningar), tyder på att Si = O dubbelbindningsstrukturen, med en hypovalent kiselatom, är sannolikt för monomeren.
Kondenserande molekylär SiO i argonmatris tillsammans med fluor , klor eller karbonylsulfid (COS), följt av bestrålning med ljus, producerar de plana molekylerna OSiF
2(med Si-O-avstånd 148 pm) och OSiCl
2(Si-O 149 pm) och den linjära molekylen OSiS (Si-O 149 pm, Si-S 190 pm).
Matrisisolerad molekylär SiO reagerar med syreatomer som genereras av mikrovågsurladdning för att producera molekylärt SiO
2 som har en linjär struktur.
När metallatomer (såsom Na , Al , Pd , Ag och Au ) deponeras tillsammans med SiO produceras triatomiska molekyler med linjära (AlSiO och PdSiO), icke-linjära (AgSiO och AuSiO) och ring (NaSiO) strukturer.
Fast (polymer) form
Potter rapporterade SiO fast som gulbrun i färgen och som en elektrisk och värmeisolator. Det fasta ämnet brinner i syre och sönderdelar vatten med vätefrisättning. Det löser sig i varma alkalihydroxider och i fluorvätesyra. Även om Potter rapporterade att förbränningsvärmen för SiO var 200 till 800 kalorier högre än för en jämviktsblandning av Si och SiO 2 (som förmodligen skulle kunna användas som bevis på att SiO är en unik kemisk förening), karakteriserade vissa studier kommersiellt tillgängliga fasta kiselmonoxid material som en inhomogen blandning av amorf SiO 2 och amorf Si med viss kemisk bindning vid gränssnittet av de Si- och SiO 2 faser. Senaste spektroskopiska studier i en korrelation med Potters rapport antyder att kommersiellt tillgängliga fasta kiselmonoxid material kan inte betraktas som en inhomogen blandning av amorf SiO 2 och amorf Si .
Interstellär förekomst
Interstellar SiO rapporterades första gången 1971 efter upptäckt i det gigantiska molekylära molnet Sgr B2 . SiO används som en molekylär spårare av chockad gas i protostellära utflöden.