Los silanos son compuestos químicos saturados con la fórmula empírica Si x H y . Son hidrosilanos , una clase de compuestos que incluye compuestos con enlaces Si−H y otros Si−X . Todos contienen silicio tetraédrico e hidruros terminales. Solo tienen enlaces simples Si−H y Si−Si . Las longitudes de enlace son 146,0 pm para un enlace Si−H y 233 pm para un enlace Si−Si . Las estructuras de los silanos son análogas de los alcanos , empezando por el silano , SiH 4 , el análogo del metano , continuando con el disilano Si 2 H 6 , el análogo del etano , etc. Son principalmente de interés teórico o académico. [1]
El isómero más simple de un silano es aquel en el que los átomos de silicio están dispuestos en una sola cadena sin ramificaciones. Este isómero a veces se denomina isómero n ( n significa "normal", aunque no es necesariamente el más común). Sin embargo, la cadena de átomos de silicio también puede estar ramificada en uno o más átomos de silicio. El número de isómeros posibles aumenta rápidamente con el número de átomos de silicio. Los miembros de la serie (en términos de número de átomos de silicio) son los siguientes:
Los silanos se nombran añadiendo el sufijo -silano al prefijo multiplicador numérico apropiado . Por lo tanto, disilano, Si 2 H 6 ; trisilano Si 3 H 8 ; tetrasilano Si 4 H 10 ; pentasilano Si 5 H 12 ; etc. El prefijo es generalmente griego, con las excepciones de nonasilano que tiene un prefijo latino , y undecasilano y tridecasilano que tienen prefijos en idiomas mixtos. También se conocen hidruros de silicio poliméricos en fase sólida llamados hidruros de polisilicio . Cuando el hidrógeno en un hidruro de polisilicio de polisileno lineal se reemplaza con grupos laterales alquilo o arilo , se utiliza el término polisilano .
El 3-sililhexasilano, H 3 Si − SiH 2 −SiH(−SiH 3 ) −SiH 2 −SiH 2 −SiH 3 , es el hidruro de silicio no cíclico binario quiral más simple.
También existen ciclosilanos, que son estructuralmente análogos a los cicloalcanos , con la fórmula Si n H 2 n , n > 2.
Los primeros trabajos fueron realizados por Alfred Stock y Carl Somiesky. [2] Aunque ya se conocían el monosilano y el disilano, Stock y Somiesky descubrieron, a partir de 1916, los siguientes cuatro miembros de la serie Si n H 2 n +2 , hasta n = 6. También documentaron la formación de hidruros de silicio poliméricos en fase sólida. [3] Uno de sus métodos de síntesis implicaba la hidrólisis de siliciuros metálicos . Este método produce una mezcla de silanos, que requería la separación en una línea de alto vacío. [4] [5] [6]
Los silanos ( Si n H 2 n +2 ) son menos estables térmicamente que los alcanos ( C n H 2 n +2 ). Tienden a sufrir deshidrogenación , produciendo hidrógeno y polisilanos. Por esta razón, el aislamiento de silanos superiores al heptasilano ha resultado difícil. [7]
El proceso Schlesinger se utiliza para preparar silanos mediante la reacción de perclorosilanos con hidruro de litio y aluminio .
La única pero importante aplicación del SiH4 es la industria de la microelectrónica . Mediante deposición química en fase de vapor de organometal , el silano se convierte en silicio por descomposición térmica :
El silano es explosivo cuando se mezcla con aire (1 – 98 % SiH 4 [ aclaración necesaria ] ). Otros silanos inferiores también pueden formar mezclas explosivas con el aire. Los silanos líquidos más ligeros son altamente inflamables; este riesgo aumenta con la longitud de la cadena de silicio.
Consideraciones para la detección/control de riesgos:
La nomenclatura de la IUPAC (forma sistemática de nombrar compuestos) para los silanos se basa en la identificación de cadenas de hidrosilicio. Las cadenas de hidrosilicio saturadas y no ramificadas se nombran sistemáticamente con un prefijo numérico griego que indica el número de silicios y el sufijo "-silano".
Las convenciones de nomenclatura de la IUPAC se pueden utilizar para producir un nombre sistemático.
Los pasos clave en la denominación de silanos ramificados más complicados son los siguientes:
La nomenclatura es paralela a la de los radicales alquilo .
Los silanos también pueden nombrarse como cualquier otro compuesto inorgánico; en este sistema de denominación, el silano se denomina tetrahidruro de silicio . Sin embargo, con silanos más largos, esto se vuelve complicado.