Clorosilani

Clorosilani sono un gruppo di reattivi, contenenti cloro o composti chimici, relative al silano e utilizzato in molti processi chimici. Ciascuna di queste sostanze chimiche ha almeno un legame silicio-cloro.

Sono preparati dal processo Rochow, che prevede il trattamento del silicio con cloruro di idrogeno a temperature elevate in presenza di un catalizzatore di rame. L’equazione idealizzata è

2 Si +6 HCl → 2HSiCl3 + 2 H2,

Il triclorosilano (HSiCl3) è il prodotto principale; il diclorosilano (H2SiCl2) e il tetracloruro di silicio (SiCl4) sono ottenuti come sottoprodotti.

Tutti i clorosilani reagiscono con l’acqua per produrre cloruro di idrogeno. Il restante gruppo idrossilico si lega al silicio, formando inizialmente un gruppo silolico (analogo all’alcol). In generale, questo finirà per legarsi a una superficie di ossido solido o reagire con un’altra molecola di clorosilano o silolo. In questi ultimi casi, l’atomo di ossigeno forma un legame tra due atomi di silicio, analogo al legame etere nelle sostanze chimiche organiche e identico al legame nel biossido di silicio.

Il tetracloruro di silicio (SiCl4) e il triclorosilano (HSiCl3) sono intermedi nella produzione di silicio ultrapuro nell’industria dei semiconduttori. I clorosilani ottenuti dal silicio grezzo vengono purificati mediante tecniche di distillazione frazionata e quindi ridotti con idrogeno per conferire al silicio una purezza del 99,999999999 % (11 nove).

I clorosilani organici sono frequentemente utilizzati come rivestimenti per superfici di silicio e vetro e nella produzione di polimeri siliconici (polisilossani). Mentre i clorosilani fenilici e molti altri possono essere usati, i metilsilossani sono prodotti nelle maggiori quantità.

I clorosilani metilici hanno da uno a tre gruppi metilici. Nel caso del diclorodimetilsilano, sono disponibili due atomi di cloro, in modo che una reazione con l’acqua in eccesso produca una catena lineare di legami simili all’etere tra atomi di silicio. Come nei polieteri, questi legami flessibili producono un polimero gommoso, il polidimetilsilossano (PDMS). Il triclorometilsilano può essere usato per indurre la ramificazione e il cross-linking nelle molecole di PDMS, mentre il clorotrimetilsilano serve a terminare le catene della spina dorsale, limitando il peso molecolare.

Altre specie che formano acido, in particolare l’acetato, possono sostituire il cloro nella sintesi del silicone con poca differenza nella chimica del polimero finito. Questi analoghi dei clorosilani sono abbastanza comuni nei sigillanti e negli adesivi commercializzati ai consumatori e come precursori per il silicone di grado medico, a causa della ridotta tossicità.