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    氣體知識(shí)

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    硅烷《氣體應(yīng)用大全》

    2014-3-6 23:47:04

    0
    硅烷SiH4
    1.別名·英文名
    單硅烷、硅甲烷、甲硅烷、四氫化硅;Silane、Monosilane、Sil-icon tetrahydride、Silicon hydride.
    2.用途
    氯硅烷類及烷基氯硅烷類的骨架結(jié)構(gòu),硅的外延生長、多晶硅、氧化硅、氮化硅等的原料,太陽能電池,光導(dǎo)纖維,有色玻璃制造,化學(xué)氣相淀積。
    3.制法
    (1)硅化鎂法:把硅和鎂的混合粉末在約500的氫氣中反應(yīng),把生成的硅化鎂和氯化銨在低溫液態(tài)氨中反應(yīng),可得到硅烷。把它在用液氮冷卻的蒸餾裝置中精制后可得到純硅烷。
    (2)不均化反應(yīng)法:把硅粉末、四氯化硅和氫在加熱到500以上的流動(dòng)床爐中反應(yīng),得到三氯硅烷。用蒸餾法分離三氯硅烷。在催化劑存在下通過不均化反應(yīng)得到二氯硅烷。所得的二氯硅烷為與四氯化硅、三氯硅烷的混合物,所以用蒸餾法精制后得純二氯硅烷。使用不均化反應(yīng)催化劑由二氯硅烷得三氯硅烷和單硅烷。所得的單硅烷用低溫高壓蒸餾裝置提純。
    (3)用鹽酸處理硅鎂合金。
    Mg2Si+4HCl—→2MgCl2+SiH4
    (4)硅鎂合金與溴化銨在液氨中反應(yīng)。
    (5)以氫化鋁鋰、氫化硼鋰等作為還原劑,在乙醚中還原四氯硅烷或三氯硅烷。
    4.理化性質(zhì)
    分子量: 32.118
    熔點(diǎn)(101.325kPa): -185.0
    沸點(diǎn)(101.325kPa): -111.5
    液體密度(-185): 711kg/m3
    氣體密度(0100kPa): 1.42kg/m3
    相對密度(氣體,空氣=1,20101.325kPa):1.114
    比容(21.1101.325kPa): 0.7518m/kg
    氣液容積比(15100kPa):412L/L
    臨界溫度: -3.4
    臨界壓力:4843kPa
    臨界密度: 242kg/m3
    壓縮系數(shù):
    溫度℃
    壓縮系數(shù)
    100kPa
    500kPa
    1000kPa
    2000kPa
    3000kPa
    4000kPa
    4500kPa
    15
    50
    0.999
    0.999
    0.963
    0.964
    0.923
    0.928
    0.850
    0.858
    0.774
    0.786
    0.697
    0.713
    0.652
    0.677
    熔化熱(-186.40<0.1kPa): 24.62 kJ/kg
    氣化熱(-111.40101.325kPa):342.89kJ/kg
    比熱容(氣體,25101.325kPa): Cp=1333.96 J/(kg·K)
    蒸氣壓(-168): 1.33kPa
    (-60): 1040kPa
    (-10): 4150kPa
    粘度(101.325kPa,0):0.0108mPa·S
    表面張力(-111.4101325kPa):15.11mN/m
    導(dǎo)熱系數(shù)(101.325kPa,0):0.01918 w/(m·K)
    爆炸界限:0.8%~98%
    火災(zāi)危險(xiǎn)度: 
    硅烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體。在室溫下著火,在空氣或鹵素氣體中發(fā)生爆炸性燃燒。即使用其它氣體稀釋,如果濃度不夠低.仍能自燃。硅烷在氬氣中含2%、氮?dú)庵泻?.5%、氫氣中含1%時(shí),它仍能著火。硅烷濃度在小于1%時(shí)不燃,大于3%時(shí)自燃,1%~3%時(shí)可能燃燒。
    SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
    燃燒產(chǎn)物為粉狀氧化硅和水,火焰溫度較低,在氬氣中含3%硅烷時(shí)為500~600。常溫下穩(wěn)定,在300開始分解,600時(shí)分解加速,1000時(shí)完全分解成硅和氫。
    SiH4—→Si+2H2
    在中性或酸性水中比較穩(wěn)定,但是在堿性水溶液中容易分解。
    SiH4+2H2O—→SiO2+4H2
    SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2
    硅烷是強(qiáng)還原劑,與重金屬鹵化物激烈反應(yīng),與氯、溴發(fā)生爆炸性反應(yīng),與四氯化碳激烈反應(yīng)。因此對硅烷不能使用氟里昂滅火劑。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不與潤滑油、脂肪反應(yīng)。對幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時(shí),玻璃中的堿成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空氣也可發(fā)生爆炸。
    硅烷與一些物質(zhì)混合接觸時(shí)的危險(xiǎn)性如下表所示。
    混合接觸危物質(zhì)名稱
    化學(xué)式
    危險(xiǎn)等級
    摘要
    四氯化碳
    CCl4
    Br2
    C12
    O2
    B
    C
    A
    A
    有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
    有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
    有激烈反應(yīng)的危險(xiǎn)性
    可能生成爆炸性物質(zhì)
    5.毒性
    小鼠--吸入LCLo:9600 ppm·4小時(shí)
    有毒氣體范圍:>0.25ppm
    最商容許濃度:0.5ppm(0.7mg/m3)
    硅烷能強(qiáng)烈刺激呼吸道。吸入硅烷及其燃燒產(chǎn)物引起的中毒癥狀有頭疼、眩暈、發(fā)熱、惡心、出汗、蒼白、危脈、半暈厥狀態(tài)等。
    6.安全防護(hù)
    工作場所要通風(fēng),保持室內(nèi)空氣干燥。裝置要嚴(yán)格密封,避免和空氣、水分相接觸,為此,用氣裝置在使用前要用惰性氣體置換里面的空氣后抽真空,這樣反復(fù)進(jìn)行置換和抽真空,一定要徹底清除系統(tǒng)中的空氣和水分。裝置使用以后,也要用惰性氣體置換清洗系統(tǒng)中的硅烷。可以用氦探漏器探漏。少量硅烷泄漏時(shí),從氧化硅粉末的折出中也可以得知。鋼瓶要存放在陰涼干燥通風(fēng)良好之處,要遠(yuǎn)離熱源和氯、溴等氧化劑。工作場所要配備足夠的防護(hù)用品及應(yīng)急用品。
    硅烷本身無腐蝕性,可以使用碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、蒙乃爾、耐蝕鎳基合金。也可用聚四氟乙烯、聚三氟氯化乙烯聚合體、尼龍、三氟氯乙烯樹脂、聚乙烯、聚酯、石英玻璃。不能用鉛、橡膠、脂肪、潤滑油、玻璃。凡是可燃性的有機(jī)高分子材料應(yīng)該避免使用。
    當(dāng)硅烷大量泄漏時(shí)。緊接著就要著火,所以無法用滅火器滅火。但是可以控制火勢,使火災(zāi)不向周圍蔓延。燃燒時(shí)輻射熱不太高,所以應(yīng)盡可能去關(guān)閉閥門以止住氣體的流出。可用白雪石粉或石墨粉熄火。廢氣可用水或堿吸收,或者在特殊燃燒器中燃燒成SiO2之后用專門的過濾器捕捉。
     
     
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