Calciumsilicide

Calciumsilicide, auch Calcium-Silicium genannt, sind eine Gruppe von intermetallischen Verbindungen des Calciums mit Silicium.

Vorkommen und Herstellung

Die Herstellung von Calciumsiliciden kann zum einen durch das Aufschmelzen von Calciumcarbid (CaC₂) und Siliciumdioxid (SiO₂), zum anderen durch Reduktion von Siliciumdioxid, Calciumoxid oder Calciumcarbid mit Kohlenstoff im Elektroofen hergestellt werden. Sie können auch direkt aus den Elementen bei 1300 °C bzw. 1050 °C gewonnen werden.

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{i}$

$\mathrm{2}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{⟶}\mathrm{C}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{i}$

Calciumdisilicid kann durch Reaktion von Calciumhydrid oder Calciummonosilicid mit Silicium bei etwa 1000 °C erhalten werden.

$\mathrm{C}\mathrm{a}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{⟶}\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{2}}$

Eigenschaften und Verwendung

Wie viele andere Silicide besitzen auch Calciumsilicide eine gute elektrische Leitfähigkeit. Allerdings ist diese stark von der Modifikation abhängig, so ist beispielsweise Dicalciumsilicid (Ca₂Si) ein Halbleiter. Beim Übergießen mit verdünnter Salzsäure zersetzt sich CaSi lebhaft unter Bildung von selbstentzündlichen Silanen und Zurücklassen von weißer Kieselsäure. Calciumdisilicid liegt in Form von hexagonalen Tafeln von bleigrauer Farbe und lebhaftem Metallglanz vor. Es löst sich ruhig in Salzsäure unter Abscheidung des für das Disilicid charakteristischen gelben Siloxens.

Eingesetzt werden Calciumsilicide beispielsweise in der Metallverarbeitung. Dort kommen sie unter anderem wegen ihrer stark reduzierenden Eigenschaften als Desoxidationsmittel für Stähle zum Einsatz.

Liste der Calciumsilicide und deren Modifikationen

Name	Summenformel	CAS-Nr.	Zustand	Molmasse	Dichte	Schoenflies-Symbolik	Hermann-Mauguin-Symbolik	Größe der Einheitszelle in pm	Quelle
Calciumdisilicid	CaSi2		fest			$C_{3v}^6$	$R\overline{3}c$	a = 386,3 c = 3071,0
Calciumdisilicid (hoher Druck und Temperatur)	CaSi2	Vorlage:CASRN	fest	96,25	2,50	$D_{4h}^{19}$	$I{4}_1/amd$	a = 428,3 c = 1352
Calciummonosilicid	CaSi	Vorlage:CASRN	fest	68,17	2,32	$D_{2h}^{17}$	$Cmcm$	a = 391 b = 459 c = 1079,5
Dicalciumsilicid	Ca2Si	Vorlage:CASRN				$D_{2h}^{16}$	$Pnma$	a = 766,7 b = 479,9 c = 900,2
	Ca3Si4					$C_{6h}^2$	$P{6}_3/m$	a = 854,1 c = 1490,6
Pentacalciumtrisilicid	Ca5Si3					$D_{4h}^{18}$	$I4/mcm$	a = 764 c = 1462
	Ca14Si19	Vorlage:CASRN			2,44	$C_{3v}^6$	$R\overline{3}c$	a = 867,85(6) b = 867,85(6) c = 6852,8(8)

Literatur

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