Образование и самовоспламенение силана

В чашку Петри налили разбавленную соляную кислоту (1 мл конц. HCl в 15 мл воды). Чашку установили на черном фоне и высыпали в нее полученный в предыдущем опыте силицид магния. Началось активное выделение газа. Некоторые пузырьки газа вспыхивали, при этом раздавался хлопок и образовывался белый дым диоксида кремния.

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O

Запах газа, который выделялся, несколько напоминал запах ацетилена, полученного из технического карбида кальция. Опыт выглядит красивее в частично затемненном помещении.

К сожалению, вспышки силана происходили не так часто, как хотелось бы. Дело в том, что силан - активное и неустойчивое соединение. В частности, он способен реагировать с соляной кислотой и водой, поэтому значительная часть силана разлагается в момент образования. Кроме силана (моносилана) SiH₄ образуются и другие кремнистые водороды, содержащие несколько атомов кремния в молекуле (аналогично углеводородам).

Уравнение

Mg₂Si + 4HCl = 2MgCl₂ + SiH₄

описывает лишь один из происходящих процессов.

Отметим также, что при попытке провести разложение силицида магния в высоком стакане опыт окончился неудачей: газ выделялся, но вспышек не было. Видимо, следует использовать сосуды с низкими стенками вроде чашки Петри или кристаллизатора.

Смотреть Видео (47 Мб, .avi )

В практикуме Рипан Р. Четяну И. Руководство к практическим работам по неорганической химии (неметаллы) [1965] ссылка приведен более сложный вариант эксперимента.

Получение кремнистого водорода действием разбавленной HCl на силицид магния. Реакция протекает по уравнению

Mg₂Si + 4HCl = 2MgCl₂ + SiH₄

По существу при этой реакции образуется смесь кремнистых водородов (силанов), содержащих от одного до шести атомов кремния в молекуле.

Прибор собирают в соответствии с рисунком. Горлышко склянки плотно закрывают резиновой пробкой с пропущенной через нее капельной воронкой и газоотводной трубкой. Нижний конец капельной воронки внутри склянки опускают в короткую пробирку. Газоотводная трубка диаметром 8 мм начинается внутри склянки у нижнего обреза пробки и служит для отвода газообразных продуктов в кристаллизатор с водой.

В короткую пробирку насыпают 1 г силицида магния Mg₂Si, плотно закрывают склянку трубкой и через капельную воронку заполняют сосуд холодной водой двойной дистилляции. Газоотводную трубку вводят в кристаллизатор таким образом, чтобы свободный ее конец находился на 1.5 см ниже уровня воды. При заполнении склянки водой следят, чтобы в склянке не осталось ни одного пузырька воздуха. Затем наливают в капельную воронку концентрированной HCl, открывают кран и вводят в пробирку небольшое количество кислоты, следя за тем, чтобы одновременно не впустить в склянку воздух. Соляную кислоту добавляют небольшими дозами, чтобы можно было наблюдать за выделением каждого пузырька газа в кристаллизатор. В течение всего опыта в капельной воронке должно находиться некоторое количество соляной кислоты.

При выделении каждого пузырька в кристаллизаторе появляется муть вследствие реакций:

SiH₄ + 2H₂O = 4H₂ + SiO₂
Si₂H₆ + 4H₂O = 7H₂ + 2SiO₂

Выйдя на поверхность, пузырьки газа сгорают с характерным треском и образованием колец белого дыма SiO₂.

SiH₄ + 2O₂ = SiO₂ + 2H₂O + 308 ккал.

Моносилан SiH₄ представляет собой очень ядовитый бесцветный газ с запахом, напоминающим запах арсина и сероводорода, на воздухе он самовоспламеняется, так как температура его самовоспламенения ниже комнатной.

Прибор разбирают только после полного прекращения выделения газа, которое проверяют добавлением концентрированной соляной кислоты. Эту проверку проводят самым тщательным образом.

<Получение силицида магния (ч.1)>
<Силицид магния и силан (ч.3)> <Реакция магния и аэросила (ч.4)>
<Реакция порошков магния и кремния (получение силицида магния) (ч.5)>
"Силановый ужас" (реакция силицида магния с водой): < (ч.6-1)> < (ч.6-2)> < (ч.6-3)>
<Опыты по химии> [Отправить сообщение об ошибке]