Tetrafluoruro di silicio
Il tetrafluoruro di silicio o tetrafluorosilano o fluoruro di silicio(IV) è il composto binario di formula SiF4. In condizioni normali è un gas incolore di odore pungente che idrolizza rapidamente in aria umida.
| Tetrafluoruro di silicio | |
|---|---|
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| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | SiF4 |
| Massa molecolare (u) | 104,0791 |
| Aspetto | gas incolore di odore pungente[1] |
| Numero CAS | |
| Numero EINECS | 232-015-5 |
| PubChem | 24556 |
| SMILES | F[Si](F)(F)F |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 1,66 g/mL[1] |
| Densità (kg·m−3, in c.s.) | 4,68 g/L[1] |
| Solubilità in acqua | reagisce[1] |
| Temperatura di fusione | −86,8 °C (186 K)[1] |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | -1614,94[2] |
| ΔfG0 (kJ·mol−1) | -1572,65[2] |
| S0m(J·K−1mol−1) | 282,49[2] |
| C0p,m(J·K−1mol−1) | 73,64[2] |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
  
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| pericolo | |
| Frasi H | 330 - 314 - 280 |
| Consigli P | 260 - 280 - 304+340 - 303+361+353 - 305+351+338 - 315 - 405 - 403 |
Cenni storici
Il tetrafluoruro di silicio fu sintetizzato per la prima volta nel 1812 da John Davy,[3] fratello del più noto chimico inglese Humphry Davy.
Struttura molecolare e configurazione elettronica
Il tetrafluoruro di silicio è un composto molecolare. La molecola SiF4 ha struttura tetraedrica, con distanze Si–F di 154,0 pm.[4]
Sintesi
Il tetrafluoruro di silicio si ottiene solitamente come sottoprodotto della lavorazione di minerali contenenti fluoro come fluorite e apatite.[2] In laboratorio ci sono varie metodiche per preparare SiF4. Si può agire semplicemente per sintesi diretta a partire dagli elementi[4][5]
- Si +2F2 → SiF4
ma il fluoro è un reattivo alquanto pericoloso da maneggiare. Alternativamente si può trattare con acido solforico una miscela di fluoruro di calcio e quarzo polverizzati. Per riscaldamento hanno luogo le reazioni
- 2CaF2 + 2H2SO4 → 2CaSO4 + 4HF
- 4HF + SiO2 → SiF4 + 2H2O
Il tetrafluoruro di silicio così prodotto va purificato per rimuovere possibili impurezze (HF).[6]
Un'altra possibilità è decomporre acido fluorosilicico per aggiunta di acido solforico[6]
- H2SiF6 → 2HF + SiF4
o decomporre BaSiF6 per riscaldamento[7]
- BaSiF6 → BaF2 + SiF4
Ancora, si può far reagire tetracloruro di silicio con fluoruro di calcio a 450-500 ºC[8]
- SiCl4 + 2CaF2 → 2CaCl2 + SiF4
Reattività
Il tetrafluoruro di silicio è un composto molto stabile; per riscaldamento si decompone solo oltre 800 ºC. Tuttavia è molto reattivo in presenza di acqua.[2] In fase gassosa idrolizza formando fumi di silice e acido fluoridrico,
- SiF4 + 2H2O → SiO2 + 4HF
mentre in fase liquida la reazione porta a silice e acido fluorosilicico
- 3SiF4 + 2H2O → SiO2 + 2H2SiF6
In presenza di un eccesso di base l'idrolisi porta a silice e a fluoruro:
- SiF4 + 4NaOH → SiO2 + 4NaF + 2H2O
Usi
SiF4 ha usi limitati. La sua reazione di idrolisi è sfruttata per produrre silice pirogenica con alta area superficiale. È stato usato per proteggere dalla corrosione calcestruzzo e cemento. Viene impiegato nella sintesi di silano, di silicio per usi elettronici e di composti organici fluorurati.[2][9]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
SiF4 è un gas non infiammabile, ma a contatto con l'umidità atmosferica libera sostanze tossiche (acido fluoridrico e acido fluorosilicico). Risulta quindi fortemente irritante per gli occhi, le vie respiratorie, i polmoni, la pelle e in genere per tutti i tessuti biologici. Non ci sono dati che indichino proprietà cancerogene.[1]
Note
Bibliografia
- (DE) H. P. Boehm, Ein einfaches Verfahren zur Darstellung von Siliciumtetrafluorid, in Z. anorg. allg. Chem., vol. 365, n. 3-4, 1969, pp. 176-179, DOI:10.1002/zaac.19693650311.
- (EN) G. Brauer, Handbook of preparative inorganic chemistry, vol. 1, 2ª ed., New York, Academic Press, 1963, ISBN 0323161278.
- (EN) J. P. Cuer, Fluorine Compounds, Inorganic, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2002, DOI:10.1002/14356007.a11_307.
- (EN) J. Davy, An account of some experiments on different combinations of fluoric acid, in Phil. Trans. R. Soc. Lond., vol. 102, 1812, pp. 352-369, DOI:10.1098/rstl.1812.0020.
- GESTIS, Siliciumtetrafluorid, su gestis.itrust.de, 2017. URL consultato il 2 dicembre 2017. Pagina del tetrafluoruro di silicio nel data base GESTIS.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- (EN) C. J. Hoffman e H. S. Gutowsky, Silicon Tetrafluoride, in Inorg. Synth., vol. 4, 1953, pp. 145-147, DOI:10.1002/9780470132357.ch47.
- (EN) P. D. Lickiss, Silicon: Inorganic Chemistry, in Encyclopedia of Inorganic Chemistry, 2ª ed., John Wiley & Sons, 2006, DOI:10.1002/0470862106.ia219, ISBN 9780470862100.
- (EN) M. Shimizu, Silicon(IV) Fluoride, in e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 2001, DOI:10.1002/047084289X.rs011, ISBN 9780470842898.
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