Δισιλάνιο

Δισιλάνιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Δισιλάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	Si2H6
Μοριακή μάζα	62,2186 ± 0,001 amu
Αριθμός CAS	1590-87-0
SMILES	[SiH3][SiH3]
Δομή
Διπολική ροπή	0 D
Μήκος δεσμού	143 pm (Si-H) 222 pm (Si-Si)
Είδος δεσμού	ομοιοπολικός σしぐま (1s-3sp3) (SiH) ομοιοπολικός σしぐま (3sp3-3sp3) (Si-Si)
Πόλωση δεσμού	2% (Si+H-)
Γωνία δεσμού	109°28'
Μοριακή γεωμετρία	διτετραεδρική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	-132,5°C
Σημείο βρασμού	-14,5°C
Πυκνότητα	690 kg/m³ (-25°C) 2,66 kg/m³ (15°C) 2,7 kg/m³
Διαλυτότητα σしぐまτたうοおみくろん νερό	Αδιάλυτο μみゅーεいぷしろん αργή υδρόλυση
Εμφάνιση	Άχρωμο αέριο
Χημικές ιδιότητες
Εκτός αあるふぁνにゅー σημειώνεται διαφορετικά, τたうαあるふぁ δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Τたうοおみくろん δισιλάνιο (αγγλικά: disilane) είναι ανόργανη δυαδική ομοιοπολική χημική ένωση, πぱいοおみくろんυうぷしろん περιέχει πυρίτιο κかっぱαあるふぁιいおた υδρογόνο, κかっぱαあるふぁιいおた έχει μοριακό τύπο Si₂H₆. Ανήκει σしぐまτたうαあるふぁ υδρίδια τたうωおめがνにゅー χημικών στοιχείων της ομάδας 14, κかっぱαあるふぁιいおた ειδικότερα σしぐまτたうαあるふぁ ανόργανα σιλάνια.

Τたうοおみくろん χημικά καθαρό δισιλάνιο, στις «κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος», δηλαδή σしぐまεいぷしろん θερμοκρασία 25 °C κかっぱαあるふぁιいおた υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο αέριο, μみゅーεいぷしろん ιδιαίτερα έντονη οσμή, πぱいοおみくろんυうぷしろん μάλλον μοιάζει μみゅーεいぷしろん αυτήν της μούχλας, όπως κかっぱαあるふぁιいおた τたうοおみくろんυうぷしろん σιλανίου.

Τたうοおみくろん δισιλάνιο είναι τたうοおみくろん πυριτιούχο ανάλογο τたうοおみくろんυうぷしろん αιθανίου, μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろん οποίο έχει παρόμοια μοριακή δομή, παρόλο πぱいοおみくろんυうぷしろん τたうοおみくろん δισιλάνιο είναι πολύ πぱいιいおたοおみくろん δραστικό χημικά, κυρίως εξαιτίας τたうοおみくろんυうぷしろん ασθενούς τたうοおみくろんυうぷしろん διαπυριτικού (Si-Si) δεσμού τたうοおみくろんυうぷしろん. Είναι εξαιρετικά εύφλεκτο, κかっぱαあるふぁιいおた γがんまιいおた' αυτό επικίνδυνο σしぐまτたうοおみくろん χειρισμό τたうοおみくろんυうぷしろん, εφόσον μπορεί νにゅーαあるふぁ σχηματίζει εκρηκτικά μείγματα αあるふぁνにゅー εκτεθεί σしぐまτたうοおみくろんνにゅー αέρα. Επίσης, αντιδρά έντονα κかっぱαあるふぁιいおた μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろん νερό.

Μάλιστα, αντίθετα από τたうοおみくろん δομικά συγγενές τたうοおみくろんυうぷしろん αιθάνιο, μπορεί νにゅーαあるふぁ αναφλεγεί αυθόρμητα. Είναι επίσης ασφυκτικό αέριο. Είναι ακόμη τοξικό.

Τたうοおみくろん δισιλάνιο είναι αναγωγικό μέσο, εφόσον περιέχει υδρογόνο σしぐまτたうηいーたνにゅー οξειδωτική βαθμίδα -1.

«Μητρικό» κかっぱαあるふぁιいおた «θυγατρικά» δισιλάνια

Οおみくろん όρος δισιλάνιο μπορεί, ακόμη νにゅーαあるふぁ αναφέρεται, όχι μόνο σしぐまτたうηいーた «μητρική» ένωση, αλλά κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまεいぷしろん άλλες «θυγατρικές» ενώσεις μみゅーεいぷしろん γενικό τύπο Si₂R₆, όπου τたうαあるふぁ R, τたうαあるふぁ οποία δでるたεいぷしろんνにゅー είναι αναγκαστικά τたうαあるふぁ ίδια, μπορεί νにゅーαあるふぁ είναι υδρογόνο, αλογόνο, ή μονοσθενείς ανόργανες κかっぱαあるふぁιいおた οργανικές ρίζες. Επίσης δύο ή τρία R μπορεί νにゅーαあるふぁ αντικατασταθούν από μみゅーιいおたαあるふぁ δισθενή ή τρισθενή ρίζα, αντιστοίχως, σχηματίζοντας έτσι κかっぱαあるふぁιいおた ετεροκυκλικά δισιλάνια.

Δομή

Ηいーた μοριακή δομή τたうοおみくろんυうぷしろん ομοιάζει γεωμετρικά μみゅーεいぷしろん αυτήν τたうοおみくろんυうぷしろん αιθανίου. Ωστόσο, οおみくろんιいおた δεσμοί Si-Ηいーた είναι πολωμένοι κατά τたうηいーたνにゅー έννοια Si^δでるた+-H^δでるた-, δηλαδή αντίθετα από τους δεσμούς C-Ηいーた τたうοおみくろんυうぷしろん αιθανίου, πぱいοおみくろんυうぷしろん είναι πολωμένοι κατά τたうηいーたνにゅー έννοια C^δでるた--H^δでるた+, γιατί τたうοおみくろん πυρίτιο έχει μικρότερη ηλεκτραρνητικότητα (1,90 κατά Paouling) από τたうοおみくろん υδρογόνο (2,20 κατά Paouling), ενώ οおみくろん άνθρακας μεγαλύτερη (2,55 κατά Paouling) από τたうοおみくろん υδρογόνο. Επίσης, οおみくろん δεσμός Si-Si είναι μακρύτερος (233 pm έναντι 154 pm) κかっぱαあるふぁιいおた ασθενέστερος (222 kJ/mol έναντι 346 kJ/mol) σしぐまεいぷしろん σύγκριση μみゅーεいぷしろん τたうοおみくろん δεσμό C-C τたうοおみくろんυうぷしろん αιθανίου.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός	Ισχύς δεσμού
Si-H	σしぐま	3sp³-1s	148 pm	3% Si+ H-	318 kJ/mol
Si-Si	σしぐま	3sp³-3sp³	233 pm	0%	222 kJ/mol
Γωνίες
HSiH	109° 28'
HSiSi	109° 28'
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
Ηいーた (Si-H)	-0,03
Si	+0,09

Ιστορία

Ταυτοποιήθηκε γがんまιいおたαあるふぁ πρώτη φορά τたうοおみくろん 1902 από τους Χένρι Μόιζαν (Henri Moissan) κかっぱαあるふぁιいおた Σάμουελ Σμάιλς (Samuel Smiles). Οおみくろんιいおた επιστήμονες αυτοί ανέφεραν ότι τたうοおみくろん δισιλάνιο είναι ανάμεσα σしぐまτたうαあるふぁ προϊόντα πぱいοおみくろんυうぷしろん σχηματίζονται μみゅーεいぷしろん επίδραση διαλυμάτων οξέων σしぐまεいぷしろん (διάφορα) πυριτιούχα μέταλλα. Παρόλο πぱいοおみくろんυうぷしろん αυτές οおみくろんιいおた αντιδράσεις είχαν προηγουμένως ερευνηθεί από τους Φρέντριχ Βόχλερ (Friedrich Woehler) κかっぱαあるふぁιいおた Χάινριχ Μみゅーπぱいοおみくろんυうぷしろんφふぁいφふぁい (Heinrich Buff), κατά τたうηいーた χρονική περίοδο 1857 - 1858, οおみくろんιいおた Χένρι Μόιζαν κかっぱαあるふぁιいおた Σάμουελ Σμάιλς ήταν οおみくろんιいおた πρώτοι πぱいοおみくろんυうぷしろん ταυτοποίησαν ειδικότερα τたうοおみくろん δισιλάνιο. Τたうοおみくろん ανέφεραν όμως ως «σιλικοαιθάνιο» (silicoethane). Ανώτερα μέλη της ομόλογης σειράς μみゅーεいぷしろん γενικό τύπο Si_nH_2n+2 σχηματίστηκαν (επίσης) μみゅーεいぷしろん τέτοιες αντιδράσεις κかっぱαあるふぁιいおた ακολούθως ταυτοποιήθηκαν από τους Κかっぱαあるふぁρろーλらむだ Σομιέσκυ (Carl Somiesky) κかっぱαあるふぁιいおた Άλφερντ Σしぐまτたうοおみくろんκかっぱ (Alfred Stock).

Σύνθεση

1. Τたうοおみくろん δισιλάνιο συνήθως παράγεται μみゅーεいぷしろん υδρόλυση πυριτιούχου μαγνησίου (Mg₂Si). Ηいーた αντίδραση παράγει μείγμα σιλανίου (SiH₄), δισιλανίου (Si₂H₆), ακόμη κかっぱαあるふぁιいおた τρισιλανίου (Si₃H₈). Ηいーた μέθοδος αυτή εγκαταλείφθηκε γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー παραγωγή τたうοおみくろんυうぷしろん σιλανίου, αλλά παραμένει (οικονομικά) βιώσιμη κかっぱαあるふぁιいおた γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー παραγωγή τたうοおみくろんυうぷしろん δισιλανίου:

$\mathrm {Mg_{2}Si+2H_{2}O{\xrightarrow {}}SiH_{4}+2MgO}$
$\mathrm {2Mg_{2}Si+4H_{2}O{\xrightarrow {}}Si_{2}H_{6}+4MgO+H_{2}}$
$\mathrm {3Mg_{2}Si+6H_{2}O{\xrightarrow {}}Si_{3}H_{8}+6MgO+2H_{2}}$

Ηいーた παρουσία ιχνών δισιλανίου είναι υπεύθυνη γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー έντονη ευφλεκτότητα τたうοおみくろんυうぷしろん σιλανίου πぱいοおみくろんυうぷしろん παράγεται μみゅーεいぷしろん υδρόλυση, μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー ίδια μέθοδο, κかっぱαあるふぁτたう' αναλογία μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー έντονη πυροφορικότητα της φωσφίνης όταν συμπεριέχει προμείξεις διφωσφίνης.

2. Επίσης, τたうοおみくろん δισιλάνιο παράγεται μみゅーεいぷしろん θερμικό ή φωτοχημικό διμερισμό τたうοおみくろんυうぷしろん σιλάνιου:

$\mathrm {2SiH_{4}{\xrightarrow[{\triangle }]{UV}}Si_{2}H_{6}+H_{2}}$

3. Ηいーた αναγωγή εξαχλωροδισιλανίου (Si₂Cl₆) από λιθιοαργιλιοϋδρίδιο αποδίδει δισιλάνιο μみゅーεいぷしろん μέτρια απόδοση:

$\mathrm {2Si_{2}Cl_{6}+3LiAlH_{4}{\xrightarrow {0^{o}C}}2Si_{2}H_{6}+3LiCl+3AlCl_{3}}$

4. Γενικότερα, δισιλάνια, ιδιαίτερα τたうαあるふぁ «θυγατρικά», παράγονται μみゅーεいぷしろん αναγωγικό «ζευγάρωμα» σιλυλοχλωριδίων. Γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα:

$\mathrm {2R_{3}SiCl+2Na{\xrightarrow {}}R_{3}SiSiR_{3}+2NaCl}$

• Όπου τたうαあるふぁ R, πぱいοおみくろんυうぷしろん δでるたεいぷしろんνにゅー είναι απαραίτητα ίδια, παριστάνουν διάφορες μονοσθενείς (ανόργανες ή οργανικές) ομάδες ή υδρογόνο.

Ιδιότητες κかっぱαあるふぁιいおた εφαρμογές

«Γκοφρέτα πυριτίου»

Τたうοおみくろん δισιλάνιο διασπάται μみゅーεいぷしろん θέρμανση γύρω στους 640 °C (απουσία οξυγόνου), παράγοντας άμορφο πυρίτιο:

$\mathrm {Si_{2}H_{6}{\xrightarrow {>640^{o}C}}2Si+3H_{2}}$

Αυτή ηいーた διεργασία χρησιμοποιείται γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー κατασκευή φωτοβολταϊκών συσκευών. Είναι ιδιαίτερα χρήσιμο γがんまιいおたαあるふぁ τたうηいーたνにゅー παραγωγή «γκοφρετών πυριτίου».

Τたうοおみくろん δισιλάνιο αναφλέγεται εύκολα, σχηματίζοντας διοξείδιο τたうοおみくろんυうぷしろん πυριτίου (SiO₂) κかっぱαあるふぁιいおた νερό (H₂O):

$\mathrm {Si_{2}H_{6}+{\frac {7}{2}}O_{2}{\xrightarrow {}}2SiO_{2}+3H_{2}O}$

Μみゅーεいぷしろん τたうηいーたνにゅー επαφή τたうοおみくろんυうぷしろん μみゅーεいぷしろん αλογόνα, μみゅーεいぷしろん αλυδρογονάνθρακες, μみゅーεいぷしろん οξυγόνο, μみゅーεいぷしろん βάσεις κかっぱαあるふぁιいおた οξειδωτικά μέσα προκαλείται εκρηκτική αντίδραση.

Επίσης ανάγει διάφορα αντιδραστήρια, όπως γがんまιいおたαあるふぁ παράδειγμα:

1. Τたうοおみくろん υπερμαγγανικό κάλιο (KMnO₄) σしぐまεいぷしろん διοξείδιο τたうοおみくろんυうぷしろん μαγγανίου (MnO₂).
2. Τたうαあるふぁ ιόντα Hg²⁺ σしぐまεいぷしろん Hg₂²⁺.
3. Τたうαあるふぁ ιόντα Fe³⁺ σしぐまεいぷしろん Fe²⁺.

Τたうοおみくろん δισιλάνιο είναι σταθερό σしぐまεいぷしろん ουδέτερο ή όξινο περιβάλλον, αλλά όχι κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまεいぷしろん αλκαλικό:

$\mathrm {Si_{2}H_{6}+8OH^{-}{\xrightarrow {}}2[SiO_{4}]^{4-}+7H_{2}\uparrow }$

Τたうοおみくろん δισιλάνιο αντιδρά εκρηκτικά μみゅーεいぷしろん τたうαあるふぁ αλογόνα, ακόμη κかっぱαあるふぁιいおた σしぐまεいぷしろん χαμηλές θερμοκρασίες, σχηματίζοντας αλογονοπαράγωγά τたうοおみくろんυうぷしろん.