四氫化矽（Silicon tetrahydride），別名為矽烷、甲矽烷、單矽烷、矽甲烷。化學式為H4Si，分子量為32.12。
無色氣體，有惡臭味。四氫化矽為有毒氣體，人體吸入後會造成頭暈、發熱、噁心，昏迷等症狀。
基本介紹
- 中文名：四氫化矽
- 英文名：Silicon tetrahydride；Silane
- 別稱：矽烷
- 化學式：H4Si
- 分子量：32.12
- CAS登錄號：7803-62-5
- EINECS登錄號：232-263-4
- 熔點：-185.0℃
- 沸點：-111.9℃
- 水溶性：溶於水
- 密度：1.44g/L(0℃, 1bar)
- 外觀：無色氣體
- 危險性符號：易燃 有害
- 危險品運輸編號：UN 2203 2.1
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物化性質
物理性質
1、性狀：無色氣體，有大蒜噁心氣味。
2、密度（g/L，℃）：1.44
3、相對蒸汽密度（g/mL，空氣=1）：1.2
4、熔點（℃）：-185
5、沸點（℃，常壓）：-111.9
6、沸點（℃，760mmHg）：-112
7、蒸發熱（KJ/mol）：12.5
8、熔化熱（KJ/mol）：0.67
9、生成熱（KJ/mol）：32.6
10、比熱容（KJ/(kg·K)，25℃）：1.335
11、臨界溫度（℃）：-3.5
12、臨界壓力（MPa）：4.864
14、臨界體積：151. 5（計算） / 136. 75（實測）cm3/mol。
化學性質
在室溫下，矽烷是一種易燃的氣體，在空氣中，無需外加火源，矽烷就可以自燃。但是有學者認為，矽烷本身是很穩定的，在自然狀態下，是以聚合物的狀態存在的。在超過420攝氏度的環境下，矽烷會分解成矽和氫。因此矽烷可以被用來提純矽。
矽烷在常溫常壓下為具有惡臭的無色氣體。在室溫下著火，在空氣或鹵素氣體中發生爆炸性燃燒。即使用其它氣體稀釋，如果濃度不夠低．仍能自燃。矽烷在氬氣中含2%、氮氣中含2.5%、氫氣中含1%時，它仍能著火。矽烷濃度在小於1%時不燃，大於3%時自燃，1%～3%時可能燃燒。
SiH4+2O2—→SiO2+2H2O
SiH4—→Si+2H2↑
在中性或酸性水中比較穩定，但是在鹼性水溶液中容易分解。
SiH4+2H2O—→SiO2+4H2↑
SiH4+2KOH+H2O—→K2SiO3+4H2↑
矽烷是強還原劑，與重金屬鹵化物激烈反應，與氯、溴發生爆炸性反應，與四氯化碳激烈反應。因此對矽烷不能使用氟里昂滅火劑。矽烷不溶於乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氯化矽。不與潤滑油、脂肪反應。對幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時，玻璃中的鹼成分也能分解矽烷。溶解在二硫化碳中的矽烷遇到空氣也可發生爆炸。
合成方法
在反應瓶和加料漏斗里分別裝入1.14g LiAlH4於70mL乙醚中的溶液和2.30mL SiCl4於50mL乙醚中的圖矽烷的製備裝置溶液。在整個合成過程中，把冷浴和指型冷卻管分別保持在-15～-20℃和-78.5℃。將儀器抽空後，乙醚開始回流，此時必須要注意避免過多的驟沸。然後，將靠近反應裝置的U形管接收器冷卻到-95℃（用甲苯凍膏），其餘四個接收器冷卻到-196℃（液氮）。在攪拌下，用15min將SiCl4+乙醚溶液加入到LiAlH4懸浮液中。為了避免乙醚劇烈回流，使甲矽烷連續地以中等速度分出。調節反應器和真空管路之間的玻璃活塞便可以容易地控制反應速度。將SiCl4加完後，繼續攪拌15～20min，以保證反應完全。在此期間，將反應器和真空系統切斷以免乙醚逃逸過多。當甲矽烷從真空系統排淨之後，將空氣通入反應器，拆開真空系統。
矽烷的製備裝置
矽烷的製備裝置從液氮冷卻的接收器中取出分離物（甲矽烷及痕量乙醚），集中到一起，將-95℃接收器接收的物料放掉（主要為乙醚）。為了除去痕量的乙醚，最好在-130℃的接收器通過5次（用戊烷冷卻），而收集在-196℃接收器中，純甲矽烷的收率為SiCl4的80%。雜質有氯化氫，此氯化氫，以-160℃接收器來代替-130℃接收器，幾乎可以完全除去。最後殘餘的痕量氯化氫，用水或濕的1，2-二甲氧基乙烷處理之後，通過-130℃接收器可以除去。
用途
1、電子工業用作氮化矽、外延材料等的摻雜源。半導體超純矽原料，是半導體工業中單晶矽、多晶矽外延片以及二氧化矽、氮化矽、磷矽玻璃等化學氣相沉積工藝的矽源，並廣泛用於太陽能電池、矽複印機鼓、光電感測器、光導纖維及特種玻璃等的生產研製。
2、用於電子工業中多晶矽和單晶矽外延澱積、二氧化矽的低溫化學氣相沉積、非晶矽薄膜澱積。
安全信息
危險運輸編碼：UN 2203 2.1
危險品標誌：易燃有害
安全標識：S9S16S33S36/S37/S39
對環境的影響
一、健康危害
侵入途徑：吸入。
健康危害：吸入甲矽烷蒸氣後，引起頭痛、頭暈、發熱、噁心、多汗；嚴重者面色蒼白，脈搏微弱，陷入半昏迷狀態。
二、毒理學資料及環境行為
急性毒性：LC509600ppm，4小時（大鼠吸入）
危險特性：遇明火、高熱極易燃燒。暴露在空氣中能自燃。與氟、氯等能發生劇烈的化學反應。
燃燒（分解）產物：氧化矽、氫氣。
應急處理處置方法
一、泄漏應急處理
迅速撤離泄漏污染區人員至上風處，並隔離直至氣體散盡，切斷火源。建議應急處理人員戴自給式呼吸器，穿一般消防防護服。切斷氣源，噴灑霧狀水稀釋，抽排（室內）或強力通風（室外）。如有可能，將殘餘氣或漏出氣用排風機送至水洗塔或與塔相連的通風櫥內。漏氣容器不能再用，且要經過技術處理以清除可能剩下的氣體。
二、防護措施
呼吸系統防護：空氣中濃度超標時，應該佩帶防毒口罩。必要時佩帶自給式呼吸器。
眼睛防護：一般不需要特殊防護，高濃度接觸時可戴安全防護眼鏡。
身體防護：穿工作服。
手防護：一般不需要特殊防護。
其它：工作現場嚴禁吸菸。進入罐或其它高濃度區作業，須有人監護。
三、急救措施
吸入：脫離現場至空氣新鮮處。保持呼吸道通暢。必要時進行人工呼吸。就醫。
滅火方法：切斷氣源。若不能立即切斷氣源，則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器，可能的話將容器從火場移至空曠處。二氧化碳。
計算化學數據
1、 疏水參數計算參考值（XlogP）：無
2、 氫鍵供體數量：6
3、 氫鍵受體數量：6
4、 可旋轉化學鍵數量：0
5、 互變異構體數量：無
6、 拓撲分子極性表面積（TPSA）：121
7、 重原子數量：7
8、 表面電荷：0
9、 複雜度：62.7
10、 同位素原子數量：0
11、 確定原子立構中心數量：0
12、 不確定原子立構中心數量：0
13、 確定化學鍵立構中心數量：0
14、 不確定化學鍵立構中心數量：0
15、 共價鍵單元數量：1
