Tetrafluorsilan

chemische Verbindung
(Weitergeleitet von Siliziumfluorid)

Tetrafluorsilan (SiF4), eine Siliciumverbindung aus der Gruppe der Siliciumtetrahalogenide. Es ist ein farbloses, giftiges, unbrennbares Gas. In der Halbleiterindustrie entsteht Siliciumtetrafluorid beim Entfernen von Siliciumdioxid-Schichten auf Wafern mittels Flusssäure.

Strukturformel
Struktur von Tetrafluorsilan
Keile zur Verdeutlichung der Geometrie
Allgemeines
Name Tetrafluorsilan
Andere Namen
  • Silicium(IV)-fluorid
  • Siliciumtetrafluorid
Summenformel SiF4
Kurzbeschreibung

farbloses Gas mit stechendem Geruch[1]

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7783-61-1
EG-Nummer 232-015-5
ECHA-InfoCard 100.029.104
PubChem 24556
Wikidata Q413140
Eigenschaften
Molare Masse 104,1 g·mol−1
Aggregatzustand

gasförmig

Dichte

4,372 kg·m−3 (15 °C)[1]

Sublimationspunkt

−95,2 °C[1]

Löslichkeit

hydrolysiert in Wasser[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1]
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 280​‐​330​‐​314
EUH: 071
P: 260​‐​280​‐​303+361+353+315​‐​304+340+315​‐​305+351+338+315​‐​403​‐​405[1]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Herstellung

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Verfahren 1

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Hergestellt wird es aus Calciumfluorid und Siliciumdioxid (Sand) mit konzentrierter Schwefelsäure. Folgende Reaktionen laufen ab: Umsetzung von Fluorit zu Fluorwasserstoff

 

Der Fluorwasserstoff reagiert dann mit dem SiO2

 

Unter Säureüberschuss wird die Hydrolyse von SiF4 verhindert.

Das so erhaltene SiF4 ist allerdings nur 80 bis 90%ig. Es enthält sauerstoffhaltige Produkte wie F3Si–O–SiF3 oder F3Si–O–SiF2–O–SiF3. Beim Transport von SiF4 in Pipelines zerfallen diese Moleküle in SiF4 und SiO2. Dabei setzt das SiO2 die Rohrleitungen zu. Die chemische Industrie hatte das Verfahren des Transportes von SiF4 in Pipelines anstelle des gefährlicheren Fluorwasserstoffs entwickelt, um entferntere Produktionsstätten per Pipeline mit Fluoriden zu versorgen. Aufgrund der geschilderten Probleme fand dieses Verfahren jedoch keine Verbreitung.[2]

Verfahren 2

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Beim Erhitzen von Bariumfluorosilikat entsteht SiF4, es kann auch Ammoniumhexafluorosilicat[3] oder die Hexafluorokieselsäure selbst verwendet werden:[4]

 
 

Verfahren 3

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Im Labormaßstab lässt sich Tetrafluorsilan durch Umsetzung von Tetrachlorsilan mit Calciumfluorid bei 450 bis 500 °C darstellen:[5]

 

Eigenschaften

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Siliciumtetrafluorid hat einen stechenden Geruch und ist bei Feuchtigkeit stark rauchend, wobei der Rauch aus Fluorokieselsäure und Siliciumdioxid besteht.[1] Es wechselt beim Abkühlen durch Resublimation von der gasförmigen Phase direkt in die feste Phase. Das Gas ist ab einem Druck von 50 atm verflüssigbar. Seine kritische Temperatur liegt bei −14,15 °C, sein kritischer Druck bei 37,2 bar, seine Tripelpunkttemperatur bei −86,8 °C und sein Tripelpunktdruck bei 2,240 bar.[1]

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Commons: Siliciumtetrafluorid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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  1. a b c d e f g h Eintrag zu Siliciumtetrafluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2021. (JavaScript erforderlich)
  2. W. Legat, Dissertation 1978, Gießen.
  3. Eintrag zu Ammoniumhexafluorosilikat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 8. Januar 2018. (JavaScript erforderlich)
  4. G. Brauer (Hrsg.): Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 212–213.
  5. H. P. Boehm: Ein einfaches Verfahren zur Darstellung von Siliciumtetrafluorid. In: Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. Band 365, Nr. 3-4, April 1969, S. 176–179, doi:10.1002/zaac.19693650311.