Monoxyde de silicium - Silicon monoxide
|
|
|
|
| Noms | |
|---|---|
|
Nom IUPAC préféré
Monoxyde de silicium |
|
| Identifiants | |
|
Modèle 3D ( JSmol )
|
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| Carte d'information de l'ECHA |
100.030.198 
|
| Numéro CE | |
| 382 | |
| Engrener | Silicium+monoxyde |
|
CID PubChem
|
|
| UNII | |
|
Tableau de bord CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Propriétés | |
| SiO | |
| Masse molaire | 44,08 g/mol |
| Apparence | solide vitreux brun-noir |
| Densité | 2,13 g / cm 3 |
| Point de fusion | 1 702 °C (3 096 °F; 1 975 K) |
| Point d'ébullition | 1 880 °C (3 420 °F; 2 150 K) |
| insoluble | |
| Dangers | |
| NFPA 704 (diamant de feu) | |
| point de rupture | Ininflammable |
| Composés apparentés | |
|
Autres anions
|
Sulfure de silicium Séléniure de silicium Tellurure de silicium |
|
Autres cations
|
Monoxyde de carbone Oxyde de germanium(II) Oxyde d' étain(II) Oxyde de plomb(II) |
| Dioxyde de silicone | |
|
Sauf indication contraire, les données sont données pour les matériaux dans leur état standard (à 25 °C [77 °F], 100 kPa). |
|
 vérifier ( qu'est-ce que c'est ?)
  |
|
| Références de l'infobox | |
Le monoxyde de silicium est le composé chimique de formule SiO où le silicium est présent à l'état d'oxydation +2. En phase vapeur, c'est une molécule diatomique. Il a été détecté dans des objets stellaires et a été décrit comme l' oxyde de silicium le plus répandu dans l'univers.
Forme solide
Lorsque le gaz SiO est refroidi rapidement, il se condense pour former un matériau vitreux polymère brun/noir , (SiO) n , qui est disponible dans le commerce et utilisé pour déposer des films de SiO. Glassy (SiO) n est sensible à l'air et à l'humidité.
Oxydation
Sa surface s'oxyde facilement dans l'air à température ambiante , donnant une couche superficielle de SiO 2 qui protège le matériau d'une oxydation supplémentaire . Cependant, (SiO) n se disproportionne de manière irréversible en SiO 2 et Si en quelques heures entre 400 °C et 800 °C et très rapidement entre 1 000 °C et 1 440 °C, bien que la réaction n'aille pas à son terme.
Formation
Le premier rapport précis sur la formation de SiO était en 1887 par le chimiste Charles F. Maybery (1850-1927) à la Case School of Applied Science de Cleveland . Maybery a affirmé que SiO s'est formé comme une substance jaune verdâtre amorphe avec un éclat vitreux lorsque la silice a été réduite avec du charbon de bois en l'absence de métaux dans un four électrique. La substance a toujours été trouvée à l'interface entre le charbon et les particules de silice. En étudiant certaines des propriétés chimiques de la substance, sa densité et une analyse de combustion, Maybery a déduit que la substance doit être du SiO. L'équation représentant la réduction chimique partielle de SiO 2 avec C peut être représentée par :
-
SiO
2+ C ⇌ SiO + CO
La réduction complète de SiO 2 avec deux fois la quantité de carbone donne du silicium élémentaire et deux fois la quantité de monoxyde de carbone. En 1890, le chimiste allemand Clemens Winkler (le découvreur du germanium) fut le premier à tenter de synthétiser du SiO en chauffant du dioxyde de silicium avec du silicium dans un four à combustion.
-
SiO
2+ Si ⇌ 2 SiO
Cependant, Winkler n'a pas été en mesure de produire le monoxyde car la température du mélange n'était que d'environ 1000 °C. L'expérience a été répétée en 1905 par Henry Noel Potter (1869-1942), un ingénieur de Westinghouse . À l'aide d'un four électrique, Potter a pu atteindre une température de 1700 °C et observer la génération de SiO. Potter a également étudié les propriétés et les applications de la forme solide de SiO.
En raison de la volatilité du SiO, la silice peut être extraite des minerais ou des minéraux en les chauffant avec du silicium pour produire du SiO gazeux de cette manière. Cependant, en raison des difficultés associées à la mesure précise de sa pression de vapeur, et en raison de la dépendance vis-à-vis des spécificités de la conception expérimentale, diverses valeurs ont été rapportées dans la littérature pour la pression de vapeur de SiO (g). Pour le p SiO au-dessus du silicium fondu dans un creuset en quartz (SiO 2 ) au point de fusion du silicium, une étude a donné une valeur de 0,002 atm. Pour la vaporisation directe de pur SiO solide amorphe, 0,001 atm a été rapporté. Pour un système de revêtement, à la limite de phase entre SiO 2 et un siliciure, 0,01 atm a été signalé.
La silice elle-même, ou les réfractaires contenant du SiO 2 , peuvent être réduits avec H 2 ou CO à haute température, par exemple :
-
SiO
2(s) + H
2(g) SiO(g) + H
2O(g)
Au fur et à mesure que le produit SiO se volatilise (est éliminé), l'équilibre se déplace vers la droite, ce qui entraîne une consommation continue de SiO 2 . Sur la base de la dépendance du taux de perte de poids de silice sur le débit de gaz normal à l'interface, le taux de cette réduction semble être contrôlé par diffusion convective ou transfert de masse à partir de la surface de réaction.
Forme gazeuse (moléculaire)
Des molécules de monoxyde de silicium ont été piégées dans une matrice d'argon refroidie par de l'hélium. Dans ces conditions, la longueur de liaison SiO est comprise entre 148,9 pm et 151 pm. Cette longueur de liaison est similaire à la longueur des doubles liaisons Si=O (148 pm) dans la molécule linéaire isolée dans la matrice SiO
2(O=Si=O), indiquant l'absence d'une triple liaison comme dans le monoxyde de carbone . Cependant, la triple liaison SiO a une longueur de liaison calculée de 150 pm et une énergie de liaison de 794 kJ/mol, qui sont également très proches de celles rapportées pour SiO. La structure à double liaison SiO est notamment une exception à la règle de l'octet de Lewis pour les molécules composées des éléments du groupe principal léger, alors que la triple liaison SiO satisfait à cette règle. Malgré cette anomalie, l'observation que le SiO monomère est de courte durée et que (SiO) 'n' oligomères avec 'n' = 2,3,4,5 sont connus, tous ayant des structures cycliques fermées dans lesquelles les atomes de silicium sont connectés par pontage des atomes d'oxygène (c'est-à-dire que chaque atome d'oxygène est lié individuellement à deux atomes de silicium ; pas de liaisons Si-Si), suggère que la structure à double liaison Si=O, avec un atome de silicium hypovalent, est probable pour le monomère.
La condensation de SiO moléculaire dans une matrice d'argon avec du fluor , du chlore ou du sulfure de carbonyle (COS), suivie d'une irradiation à la lumière, produit les molécules planes OSiF
2(avec distance Si-O 148 pm) et OSiCl
2(Si-O 149 pm), et la molécule linéaire OSiS (Si-O 149 pm, Si-S 190 pm).
Le SiO moléculaire isolé dans la matrice réagit avec les atomes d'oxygène générés par la décharge micro-ondes pour produire du SiO moléculaire
2 qui a une structure linéaire.
Lorsque des atomes métalliques (tels que Na , Al , Pd , Ag , et Au ) sont co-déposés avec SiO, des molécules triatomiques sont produites avec linéaire (AlSiO et PdSiO), non linéaire (AgSiO et AuSiO) et anneau (NaSiO) structure.
Forme solide (polymère)
Potter a indiqué que le solide SiO était de couleur brun jaunâtre et qu'il était un isolant électrique et thermique. Le solide brûle dans l'oxygène et décompose l'eau avec libération d'hydrogène. Il se dissout dans les hydroxydes alcalins chauds et dans l'acide fluorhydrique. Même si Potter a rapporté que la chaleur de combustion du SiO était de 200 à 800 calories supérieure à celle d'un mélange à l'équilibre de Si et de SiO 2 (ce qui pourrait sans doute être utilisé comme preuve que le SiO est un composé chimique unique), certaines études ont caractérisé matériaux de monoxyde de silicium solides disponibles dans le commerce sous la forme d'un mélange non homogène de SiO 2 amorphe et de Si amorphe avec une certaine liaison chimique à l'interface des phases Si et SiO 2 . Des études spectroscopiques récentes en corrélation avec le rapport de Potter suggèrent que les matériaux de monoxyde de silicium solides disponibles dans le commerce ne peuvent pas être considérés comme un mélange inhomogène de SiO 2 amorphe et de Si amorphe .
Occurrence interstellaire
Le SiO interstellaire a été signalé pour la première fois en 1971 après sa détection dans le nuage moléculaire géant Sgr B2 . Le SiO est utilisé comme traceur moléculaire du gaz choqué dans les écoulements protostellaires .