Tetrasilan

Tetrasilan ist eine chemische Verbindung aus der Gruppe der Silane mit der Halbstrukturformel SiH₃–(SiH₂)₂–SiH₃. Es ist das Siliciumanalogon des n-Butans und ist konstitutionsisomer zu iso-Tetrasilan.

Darstellung und Reaktionen

Tetrasilan kann im Gemisch mit anderen Silanen durch Umsetzung von Magnesiumsilicid (Mg₂Si) mit wässrigen Säuren, z. B. mit 20%iger Phosphorsäure bei 50–60 °C gewonnen werden.

$\mathrm{M}{\mathrm{g}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{+}\mathrm{4}{\mathrm{H}}^{\mathrm{+}}\mathrm{⟶}\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{n}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}\mathrm{n}\mathrm{+}\mathrm{2}}$

Im gewonnenen Rohsilan können Silane bis n=15 isoliert werden, wobei das Gemisch neben dem linearen n–Tetrasilan auch iso–Tetrasilan enthält. Bei der Umsetzung von Magnesiumsilicid mit 25%iger Salzsäure entstehen 40 % Monosilan, 30 % Disilan, 15 % Trisilan, 10 % Tetrasilan und 5 % höhere Silane. Das Gemisch kann durch fraktionierende Destillation getrennt werden.

Daneben können höhere Silane auch durch Einwirkung von stillen elektrische Entladungen auf Monosilan gewonnen werden:

$\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}$

$\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}\mathrm{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

$\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{\to }{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}$

Eigenschaften

Tetrasilan ist eine farblose, pyrophore Flüssigkeit von widerwärtigem Geruch, die bereits unter 54 °C zur Selbstentzündung neigt. Im Vergleich zu Trisilan ist reines Tetrasilan weniger stabil und zersetzt sich bei Raumtemperatur am Tageslicht langsam unter Wasserstofffreisetzung und Bildung der kürzeren Homologen.

Reaktionen

Aus Tetrasilan bildet sich durch photochemische Disproportionierung 3-Silylpentasilan und Disilan:

$\mathrm{2}\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{4}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{1}\mathrm{0}}\mathrm{\to }\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{S}{\mathrm{i}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{H}}_{\mathrm{6}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$

Durch Erhitzung von n-Tetrasilan in Xylol in Gegenwart von Aluminiumchlorid kann iso-Tetrasilan gewonnen werden.

$\mathrm{2}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{⟶}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{-}\mathrm{S}\mathrm{i}\mathrm{H}\mathrm{(}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{)}}_{\mathrm{2}}$