Получение высокочистого тетрафторида кремния и исследование его физико-химических свойств

• Автор: Пряхин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 124 с. : ил

Содержание.
I
Введение
1. Свойства, методы синтеза, анализа и глубокой очистки тетрафторида кремния. Аналитический обзор.

1.1. Свойства тетрафторида кремния

1.1.1. Химические свойства.

1.1.2. Физические и физикохимические свойства

1.2. Методы получения тетрафторида кремния.

1.3. Методы анализа тетрафторида кремния.

1.3.1. ИК спектроскопия.

1.3.2. Массспектрометрия

1.3.3. Газовая хроматография
1.4. Методы очистки Р4.
1.4.1. Химические методы
1.4.2. Абсорбционные методы.
1.4.3. Адсорбционные методы
1.4.4. Мембранные методы
1.4.5. Сублимационные и дистилляционные методы
2. Синтез тетрафторида кремния по реакции термораспада гексафторсиликата натрия
2.1. Аппаратура и методика проведения эксперимента.
3. Анализ тетрафторида кремния.
3.1. ИКспектроскопический метод анализа.
3.1.1. Спектральная аппаратура и методика анализа газообразного тетрафторида кремния.
3.1.2. Методика определения интегральных коэффициентов поглощения и содержания примесных веществ в ИК спектрах тетрафторида кремния
3.1. Массспектрометрический анализ
3.1.1. Аппаратура и методика анализа.
4. Глубокая очистка тетрафторида кремния.
4.1. Термодинамический расчет коэффициента разделения в системах на
основе тетрафторида кремния
4.2. Экспериментальное определение коэффициента разделения в системе
Р42ОР6
4.2.1. Аппаратура и методика проведения эксперимента.
4.2.2. Результаты и обсуждение.
4.3. Глубокая очистка тетрафторида кремния методом ректификации
4.3.1. Аппаратура и методика проведения эксперимента.
4.3.2. Результаты и обсуждение.
5. Исследование свойств высокочистого тетрафторида кремния.
5.1. Уравнение состояния газообразного тетрафторида кремния
5.1.1. Аппаратура и методика измерений.
5.1.2. Результаты и обсуждение.
5.2. Диаграмма состояния тетрафторида кремния
5.2.1. Аппаратура и методика измерений.
5.2.2. Результаты и обсуждение
5.3. Определение критических параметров тетрафторида кремния
Выводы1.
Литература


Содержание гексафтордисилоксана находится на уровне нескольких процентов, а содержание гидроксилпроизводных фторсилоксанов и фторсиланов не контролируется совсем. Для его очистки предложен ряд методов, однако большая их часть относится либо к химическим, либо к сорбционным, применение которых может повлечь за собой дополнительное загрязнение. Таким образом, для получения тетрафторида кремния в высокочистом состоянии необходимо применение высокоэффективных методов глубокой очистки, позволяющих избежать использования какихлибо дополнительных реактивов. Имеющиеся в литературе сведения о свойствах тетрафторида кремния весьма ограниченны, и порой противоречивы. Диаграмма состояния подробно изучена лишь для равновесия кристалл пар. Для равновесия жидкостьпар известны лишь несколько экспериментальных значений в области критической точки. Информация о зависимости температуры плавления от давления отсутствует. Имеющиеся уравнения состояния для газообразного 84 применимы лишь для давлений не более атм. Поэтому детальное исследование свойств тетрафторида кремния является важной задачей, для решения которой необходимо проведение экспериментов с использованием высокочистых образцов во избежание искажения результатов. Целью настоящей работы являлось получение высокочистого тетрафторида кремния и исследование его свойств. Диссертация состоит из введения, пяти глав и списка цитируемой литературы. В первой главе содержится обзор работ, посвященных физикохимическим свойствам тетрафторида кремния, методам его получения, очистки и анализа. Во второй главе описан разработанный нами способ синтеза тетрафторида кремния по реакции термораспада гексафторсиликата натрия. В третьей главе изложены методики анализа 84 методами ИКспектроскопии и массспектрометрии. Четвертая глава посвящена глубокой очистке тетрафторида кремния методом низкотемпературной ректификации. Пятая глава включает исследование диаграммы состояния тетрафторида кремния для фазовых равновесий кристалл пар, жидкость пар и кристалл жидкость, определение критических параметров и вириального уравнения состояния для газообразного тетрафторида кремния. Свойства, методы синтеза, анализа и глубокой очистки тетрафторида кремния. Аналитический обзор. Свойства тетрафторида кремния. Химические свойства. Тетрафторид кремния обладает высокой реакционной способностью по отношению к некоторым металлам, окислам и целому ряду неорганических и органических веществ. Тетрафторид кремния является выраженным акцептором электронов кислота Льюиса и обладает высокой комплексообразующей способностью молекулы. Известными лигандами являются ионы фтора и некоторые молекулы, содержащие доноры электронов атомы азота, кислорода, фосфора или серы 5. Несмотря на наличие электронного октета, атом кремния в молекуле тетрафторида кремния способен к увеличению своего координационного числа от 4х до 6ти за счет использования двух из пяти вакантных 3 1орбиталей. Так, известен ряд фторокомплексов с кислородсодержащими донорными лигандами. В работе 7 авторы пришли к заключению о существовании пентафтораквокомплекса Р5Н, а в 8 было установлено присутствие также и тетрафтордиаквокомплекса Р4Н2. Имеются данные о комплсксообразовании с простыми эфирами 9, другими бидентатными кислородсодержащими лигандами , . Хорошо изучены комплексы i4 с аммиаком , , . Авторы работы установили, что в системе i43 образуются два соединения состава i43 и i423, причем последний наиболее устойчив и был выделен в индивидуальном состоянии и идентифицирован физикохимическими методами. При нагревании в интервале 50С адцукт распадается по реакции дегидрофторирования с образованием связи i. Комплекс i4 3 термодинамически неустойчив и в отсутствие газообразного 3 диспропорционирует при комнатной температуре с образованием i423. Исследованы реакции тетрафторида кремния с органическими веществами , , , . Взаимодействие тетрафторида кремния с реактивом Гриньяра приводит к образованию алкилфторсиланов i4. Глубина замещения определяется стерическими эффектами алкильной группы и регулируется подбором растворителя и условиями синтеза.