El silà o tetrahidrur de silici és un compost químic la fórmula del qual és SiH4. És l'anàleg del metà, però derivat del silici. A temperatura ambient el silà és un gas pirofòric —entra en combustió espontàniament en la presència d'aire sense necessitat d'una font d'ignició. Per sobre dels 420 °C el silà es descompon en silici i hidrogen i, per tant, pot ser emprat en la deposició química de vapor de silici.

Història miniatura|Friedrich Wöhler. El 1857, els químics alemanys Johann Heinrich Buff (1805–1878) i Friedrich Wöhler (1800–1882) realitzaven experiments electroquímics amb silici que tenia alumini com impuresa, i observaren la formació d'un gas que contenia silici i hidrogen, SiHCl3. El següent any, Wöhler sintetitzà silà SiH4, fent reaccionar silicur de magnesi Mg2Si amb àcid clorhídric, i realitzà previsions de les seves propietats a partir de la química dels hidrocarburs. La síntesi de Wöhler fou:

Mg2Si + 4 HCl -> SiH4 + 2 MgCl2

La producció de silà agafà força durant la dècada del 1960 a causa del seu ús en la fabricació de dielèctrics per deposicions de diòxid de silici i de nitrur de silici, i en la fabricació de semiconductors. Aleshores, el silà s'obtenia per mitjà de la reacció entre el tetraclorur de silici SiCl4 i el fluorur de liti LiF:

SiCl4 + 4 LiF -> SiH4 + 4 LiCl

Al Japó s'emprà una altra ruta de síntesi a partir de silicur de magnesi i clorur d'amoni. En la dècada del 1970, el govern dels EUA inicià un programa per a l'obtenció d'energia solar, per la qual cosa se cercaren rutes eficients per sintetitzar silà. Finalment, s'elegí el procés de la Union Carbide, que és l'utilitzat actualment.

Propietats Propietats físiques El silà és un gas incolor, inflamable i verinós, amb una forta olor repulsiva. El seu punt de fusió és de –185 °C i el d'ebullició –112 °C. És un poc més dens que l'aire, essent la seva densitat 1,44 g/L. Es descompon ràpidament a 500 °C i lentament a 250 °C alliberant hidrogen i dipositant silici pur sobre les superfícies.

SiH4 ->[700 \, ^oC] Si + 2H2

Propietats químiques miniatura|Flama produïda en la combustió del silà amb oxigen. El silà és un compost que s'encén fàcilment a l'aire i reacciona amb agents oxidants. Reacciona amb l'oxigen per donar diòxid de silici SiO2 i aigua, amb un despreniment de 1 364 kJ/mol. És una reacció que s'empra en la indústria electrònica per dipositar una fina capa de diòxid de silici, per exemple en recobriments dels panells solars:

SiH4(g) + 2 O2(g) -> SiO2(s) + 2 H2O(g)

Amb l'amoníac NH3 el silà dona nitrur de silici Si3N4 i hidrogen segons la reacció següent que s'empra per dipositar fines capes d'aquest compost en microelectrònica:

3 SiH4(g) + 4 NH3(g) -> Si3N4(s) + 12 H2(g)

Producció En l'àmbit industrial el silà és fabricat mitjançant dos processos, el de la Union Carbide i el de l'Ethyl Corporation.miniatura|Contenidors de cilindres de silà al Japó. Procés de la Union Carbide En aquest procés de l'empresa Union Carbide, es fa reaccionar tetraclorur de silici SiCl4, hidrogen H2 i silici sòlid, emprant com a catalitzador coure. Les etapes són: 3 SiCl4 + 2 H2 + Si -> 4 SiHCl32 SiHCl3 -> SiH2Cl2 + SiCl42 SiH2Cl2 -> SiH3Cl + SiHCl32 SiH3Cl -> SiH4 + SiH2Cl2

Procés de l'Ethyl Corporation La indústria dels fertilitzants produeix com a subproducte l'àcid hexafluorosilícic H2SiF6. En el procés de l'Ethyl Corporation s'aprofita aquest compost i se'l descompon amb àcid sulfúric, que dona silà i tetrafluorur de silici SiF4. Seguidament, es fa reaccionar el tetrafluorur de silici amb hidrur d'alumini i sodi NaAlH4 i s'obté el silà i fluorur d'alumini i sodi NaAlF4:

H2SiF6 ->[H2SO4] SiF4 + 2 HFSiF4 + NaAlH4 -> SiH4 + NaAlF4

Aplicacions miniatura|Els panells solars es recobreixen amb una capa de silici amorf hidrogenat. L'aplicació més important del silà és la formació de capes de silici policristal·lí a oblies de silici quan es fabriquen semiconductors i segelladors. La indústria dels semiconductors utilitzà unes 300 tones/any de silà a finals de la dècada de 1990. Més recentment, un creixement en la fabricació de cel·les solars fotovoltaiques de baix cost ha provocat un consum substancial de silà per dipositar mitjançant la tècnica anomenada deposició de vapor químic millorat amb plasma (PECVD) silici amorf hidrogenat sobre vidre i altres substrats com metalls i plàstics. El procés PECVD és relativament ineficient a l'hora de fer servir els materials, ja que es malbarata aproximadament el 85 % del silà. Per reduir aquests residus i la petjada ecològica de les cèl·lules solars basades en silici amorf hidrogenat, s'han desenvolupat diversos esforços de reciclatge.

El silà també s'usa en els estatoreactors de combustió supersònica per iniciar la combustió en el corrent d'aire comprimit. Com que pot cremar fent ús de diòxid de carboni com a oxidant, és un combustible candidat per als motors que operen a Mart.

El silà i compostos similars que contenen enllaços Si-H es fan servir com a agents reductors en la química orgànica i organometàl·lica.

Referències

Enllaços externs

silans organofuncionals de Degussa AG silans organofuncionals per protecció d'edificis - repel·ler aigua - masonry protection - Graffiti Controll - sealer - per netejar fàcilment superfícies - de Degussa AG clorosilans per a telecomunicacions i electrònica de materials de Degussa

Categoria:Hidrurs Categoria:Compostos de silici