[科普中国]-四氢化硅

四氢化硅（Silicon tetrahydride），别名为硅烷、甲硅烷、单硅烷、硅甲烷。化学式为H4Si，分子量为32.12。

无色气体，有恶臭味。四氢化硅为有毒气体，人体吸入后会造成头晕、发热、恶心，昏迷等症状。

物化性质物理性质1、性状：无色气体，有大蒜恶心气味。

2、密度（g/L，℃）：1.44

3、相对蒸汽密度（g/mL，空气=1）：1.2

4、熔点（℃）：-185

5、沸点（℃，常压）：-111.9

6、沸点（℃，760mmHg）：-112

7、蒸发热（KJ/mol）：12.5

8、熔化热（KJ/mol）：0.67

9、生成热（KJ/mol）：32.6

10、比热容（KJ/(kg·K)，25℃）：1.335

11、临界温度（℃）：-3.5

12、临界压力（MPa）：4.864

13、溶解性：溶于水，几乎不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿、硅氯仿和四氯化硅。

14、临界体积：151. 5（计算） / 136. 75（实测）cm3/mol。

化学性质在室温下，硅烷是一种易燃的气体，在空气中，无需外加火源，硅烷就可以自燃。但是有学者认为，硅烷本身是很稳定的，在自然状态下，是以聚合物的状态存在的。在超过420摄氏度的环境下，硅烷会分解成硅和氢。因此硅烷可以被用来提纯硅。

硅烷在常温常压下为具有恶臭的无色气体。在室温下着火，在空气或卤素气体中发生爆炸性燃烧。即使用其它气体稀释，如果浓度不够低．仍能自燃。硅烷在氩气中含2%、氮气中含2.5%、氢气中含1%时，它仍能着火。硅烷浓度在小于1%时不燃，大于3%时自燃，1%～3%时可能燃烧。

SiH4+2O2—→SiO2+2H2O

燃烧产物为粉状氧化硅和水，火焰温度较低，在氩气中含3%硅烷时为500～600℃。常温下稳定，在300℃开始分解，600℃时分解加速，1000℃时完全分解成硅和氢。

SiH4—→Si+2H2↑

在中性或酸性水中比较稳定，但是在碱性水溶液中容易分解。

SiH4+2H2O—→SiO2+4H2↑

SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2↑1

硅烷是强还原剂，与重金属卤化物激烈反应，与氯、溴发生爆炸性反应，与四氯化碳激烈反应。因此对硅烷不能使用氟里昂灭火剂。硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化硅。不与润滑油、脂肪反应。对几乎所有的金属无腐蚀性。有时，玻璃中的碱成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空气也可发生爆炸。

合成方法在反应瓶和加料漏斗里分别装入1.14g LiAlH4于70mL乙醚中的溶液和2.30mL SiCl4于50mL乙醚中的图硅烷的制备装置溶液。在整个合成过程中，把冷浴和指型冷却管分别保持在-15～-20℃和-78.5℃。将仪器抽空后，乙醚开始回流，此时必须要注意避免过多的骤沸。然后，将靠近反应装置的U形管接收器冷却到-95℃（用甲苯冻膏），其余四个接收器冷却到-196℃（液氮）。在搅拌下，用15min将SiCl4+乙醚溶液加入到LiAlH4悬浮液中。为了避免乙醚剧烈回流，使甲硅烷连续地以中等速度分出。调节反应器和真空管路之间的玻璃活塞便可以容易地控制反应速度。将SiCl4加完后，继续搅拌15～20min，以保证反应完全。在此期间，将反应器和真空系统切断以免乙醚逃逸过多。当甲硅烷从真空系统排净之后，将空气通入反应器，拆开真空系统。

从液氮冷却的接收器中取出分离物（甲硅烷及痕量乙醚），集中到一起，将-95℃接收器接收的物料放掉（主要为乙醚）。为了除去痕量的乙醚，最好在-130℃的接收器通过5次（用戊烷冷却），而收集在-196℃接收器中，纯甲硅烷的收率为SiCl4的80%。杂质有氯化氢，此氯化氢，以-160℃接收器来代替-130℃接收器，几乎可以完全除去。最后残余的痕量氯化氢，用水或湿的1，2-二甲氧基乙烷处理之后，通过-130℃接收器可以除去。2

用途1、电子工业用作氮化硅、外延材料等的掺杂源。半导体超纯硅原料，是半导体工业中单晶硅、多晶硅外延片以及二氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃等化学气相沉积工艺的硅源，并广泛用于太阳能电池、硅复印机鼓、光电传感器、光导纤维及特种玻璃等的生产研制。

2、用于电子工业中多晶硅和单晶硅外延淀积、二氧化硅的低温化学气相沉积、非晶硅薄膜淀积。2

安全信息危险运输编码：UN 2203 2.1

危险品标志：易燃有害

安全标识：S9S16S33S36/S37/S39

危险标识：R12R17R203

对环境的影响一、健康危害

侵入途径：吸入。

健康危害：吸入甲硅烷蒸气后，引起头痛、头晕、发热、恶心、多汗；严重者面色苍白，脉搏微弱，陷入半昏迷状态。

二、毒理学资料及环境行为

急性毒性：LC509600ppm，4小时（大鼠吸入）

危险特性：遇明火、高热极易燃烧。暴露在空气中能自燃。与氟、氯等能发生剧烈的化学反应。

燃烧（分解）产物：氧化硅、氢气。

应急处理处置方法一、泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并隔离直至气体散尽，切断火源。建议应急处理人员戴自给式呼吸器，穿一般消防防护服。切断气源，喷洒雾状水稀释，抽排（室内）或强力通风（室外）。如有可能，将残余气或漏出气用排风机送至水洗塔或与塔相连的通风橱内。漏气容器不能再用，且要经过技术处理以清除可能剩下的气体。

二、防护措施

呼吸系统防护：空气中浓度超标时，应该佩带防毒口罩。必要时佩带自给式呼吸器。

眼睛防护：一般不需要特殊防护，高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

身体防护：穿工作服。

手防护：一般不需要特殊防护。

其它：工作现场严禁吸烟。进入罐或其它高浓度区作业，须有人监护。

三、急救措施

吸入：脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。必要时进行人工呼吸。就医。

灭火方法：切断气源。若不能立即切断气源，则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。二氧化碳。

计算化学数据1、 疏水参数计算参考值（XlogP）：无

2、 氢键供体数量：6

3、 氢键受体数量：6

4、 可旋转化学键数量：0

5、 互变异构体数量：无

6、 拓扑分子极性表面积（TPSA）：121

7、 重原子数量：7

8、 表面电荷：0

9、 复杂度：62.7

10、 同位素原子数量：0

11、 确定原子立构中心数量：0

12、 不确定原子立构中心数量：0

13、 确定化学键立构中心数量：0

14、 不确定化学键立构中心数量：0

15、 共价键单元数量：12

本词条内容贡献者为:

唐浩宇 - 教授 - 湘潭大学