Разложение силана. Получение диоксида кремния, силицида магния и силана

Слайм - счастье детей 90-х годов прошлого столетия и кошмар их родителей. Название «лизун» игрушка получила после выхода фильма «Охотники за привидениями», где один из персонажей носил это имя. Маленькое прожорливое приведение поедало всё, что встречалось на его пути, на скорости разбивалось в лепёшку о всевозможные препятствия и обожало слюняво целоваться. За сходство с этим экранным персонажем игрушка и полюбилась детям. И теперь многие из них закупаются лизунами в магазинах, а те, кто поэкономнее и поизобретательнее, делают самостоятельно в домашних условиях.

Что это за странная игрушка

Если вы увидите в продаже пластиковую баночку или контейнер, наполненные желеобразной субстанцией с надписью «Слайм» или «Лизун» на упаковке, то это именно она. Понять, что это такое, можно только взяв слайм в руки. Он мягкий на ощупь, хорошо мнётся и растягивается, прилипает к стенам, а затем сползает с них, нередко оставляя жирные пятна.

Оставленный в покое, слайм растекается по поверхности лужицей, но легко собирается руками в комок. Он может липнуть к рукам, течь сквозь пальцы, но становиться упругим при ударе о стену.

Изначально слайм изготавливался из гуаровой камеди - полисахарида, и тетрабората натрия, больше известного как бура. В результате получался материал, похожий на слизь, но со свойствами неньютоновской жидкости. Он не растекается, легко собирается, а при ударе уплотняется.

Различают множество видов лизунов, вот некоторые из них:

Слизь. Масса, похожая на кисель, обычно прозрачная. Не липнет к рукам, течёт сквозь пальцы длинными нитями, растекается по твёрдой поверхности в лужицу.

Слизь отличается мягкостью и тягучестью

Антистресс. Это слизь, помещённая в эластичную оболочку, обтянутую ячеистой сеткой. При надавливании образует пузыри.

Лизун «антиструсс» хорошо снимает нервное напряжение

Жвачка для рук. Более плотная эластичная масса. Её легко мять и растягивать.

Жвачка для рук отличается большей плотностью и упругостью

Попрыгунчик. Самый плотный лизун. Он менее эластичный, зато упругий. Отскакивает от твёрдых поверхностей.

Упругий попрыгунчик хорошо отскакивает от твёрдых поверхностей

Флаффи слайм. Пушистый и очень приятный на ощупь. Хорошо мнётся, растягивается.

Флаффи слайм - самый пышный и воздушный лизун

Пластилин. Лучше других сохраняет форму. За счёт пластичности, из него можно лепить различные фигурки.

Пластилин лучше других держит форму

Есть лизуны, хорошо прилипающие к поверхностям, матовые, прозрачные, с пенопластовыми шариками, перламутровые, светящиеся, различных цветов.

Конечно, такую игрушку можно купить в магазине, но интереснее изготовить самостоятельно из подручных средств. Тем более, что сделать это совсем несложно.

Как сделать разные виды лизунов в домашних условиях

Из чего промышленность изготавливает современных лизунов - доподлинно неизвестно, но что при использовании тетрабората натрия при домашнем изготовлении вещество получается очень похожим на покупную игрушку - факт. С этого рецепта и начнём.

Из тетрабората натрия и клея ПВА

Подготовим все ингредиенты:

Теперь её можно брать в руки, тянуть, мять, бросать и снова собирать - лизун готов.

Совет! Выбирая краситель помните, что некоторые из них пачкают руки.

С пеной для волос или бритья

По этому же рецепту изготавливается флаффи слайм. Для придания лизуну пушистости, в состав вводится пенка для волос или бритья.

1. Налейте клей в подходящую посуду.
2. Присоедините к нему пенку. количество зависит от того, насколько пушистой должна получиться масса. Перемешайте.
3. Добавьте краситель, можно использовать анилиновый или любой другой. Ещё раз тщательно перемешайте.
4. Понемногу вливайте в смесь тетраборат натрия, одновременно перемешивая. Как только состав достаточно загустеет и начнёт отставать от стенок посуды, его можно брать в руки и играть.

Главное условие успеха в изготовлении этого вида - хороший клей. Если он не загустеет, всё труды пойдут насмарку, ничего не получится.

Из клея ПВА и соды

Но не только бура используется в качестве загустителя. Эту функцию прекрасно выполняет пищевая сода.

1. Растворите соду в небольшом количестве воды.
2. Клей вылейте в миску, добавьте краситель и перемешайте.
3. Понемногу добавляйте содовый раствор, одновременно тщательно перемешивая. Дождитесь, когда масса загустеет. Произойдёт это не сразу, поэтому не торопитесь добавлять ещё содового раствора.
4. Готовую массу разомните в руках. Она получится ещё мягче и нежнее предыдущей, хорошо мнётся и тянется.

Лизун можно сделать мерцающим, если добавить в него блёстки

Из спирта и силикатного клея

Используется для изготовления лизуна и силикатный клей. Но свойства игрушки будут уже другие.

1. Влейте клей в миску и придайте цвет любым красителем.
2. Помешивая круговыми движениями, добавляйте понемногу спирт. Вы увидите, как масса густеет, образуя плотные комочки.
3. Оставьте вещество на 20 минут отдохнуть.
4. Соберите в комок и хорошо разомните руками. Такой лизун не будет тянуться и липнуть, консистенция у него довольно плотная. Зато из него получится отличный попрыгунчик.
5. Скатайте массу в шарик и попробуйте ударить им о пол. Упругий шарик хорошо отскакивает от твёрдых поверхностей.

Из крахмала и перекиси водорода

Твёрдый шарик-попрыгунчик просто изготовить и при помощи обыкновенного крахмала. Для этого не понадобится больших затрат, игрушка обойдётся в копейки.

1. 100 г крахмала смешайте с 200 мл горячей воды до получения желеобразной массы.
2. Дайте остыть и соедините с 100 мл клея ПВА.
3. Добавьте подходящий краситель и несколько капель перекиси водорода. Всё хорошо перемешайте. Перекись водорода придаст игрушке лёгкость и воздушность.
4. Полученную массу скатайте в шарик. Попрыгунчик готов.

Видеоинструкция по изготовлению лизунов из клея

Из клея «Титан» и шампуня

Простой способ изготовления лизуна - с клеем «Титан». Этот клей не токсичен, а после высыхания не теряет эластичности.

1. Смешайте клей с шампунем в соотношении 3:2. Цвет и прозрачность игрушки будет зависеть от шампуня. Для большей интенсивности цвета добавьте краситель.
2. Оставьте смесь на некоторое время для загустения, обычно на это уходит 5 минут.
3. Лизун готов. Просто и быстро.

По этому рецепту не всегда удаётся получить желаемый результат, разные шампуни ведут себя по-разному. Но попробовать стоит, ведь вы ничего не теряете.

Совет! Размешивайте массу, пока она не будет отставать от стенок посуды и не перестанет липнуть к рукам. Это признаки готовности игрушки.

Из клея-карандаша

Ещё один вид клея - карандаш, тоже вполне применим для этой цели. Здесь нам опять понадобится тетраборат натрия.

1. Для этого понадобится 4 штуки клея-карандаша. Извлеките стержни и сложите в огнеупорную посуду.
2. При помощи микроволновки или духовки расплавьте стержни до образования вязкой массы.
3. Добавьте в клеевую массу краситель, смешайте.
4. В отдельной посуде растворите буру в небольшом количестве воды.
5. Понемногу добавьте раствор в клей при постоянном помешивании, до получения необходимой консистенции.

Два видеорецепта приготовления лизуна

Из пластилина

Лизуна можно сделать не только из клея. Неплохая и долговечная игрушка получается из пластилина.

Вам понадобится:

• пластилин - 100 г;
• желатин - 15 г;
• вода - 250 мл.

1. Замочите желатин в 200 мл холодной воды, используя огнеупорную посуду.
2. Когда желатин набухнет, доведите его до кипения при медленном нагреве и сразу снимите с огня. Дайте немного остыть.
3. Разомните пластилин, чтобы он стал мягким. Смешайте с оставшейся водой.
4. Соедините ещё тёплый желатин с пластилином, хорошо перемешайте до получения однородной массы.
5. Поместите в холодильник на полчаса.

Такую игрушку можно без опаски давать детям, ведь в её составе нет вредных веществ. Есть небольшая проблема: этот вид оставляет на обоях жирные пятна. Следите, чтобы дети не бросали её в стены.

Из зубной пасты и жидкого мыла

Вполне безопасный вариант - лизун из зубной пасты. Использовать можно обычную и гелевую пасту.

1. Смешайте по 20 мл зубной пасты и жидкого мыла с 5ю чайными ложками муки.
2. Перемешайте, чтобы не было комочков сначала ложкой, а затем руками. Чтобы масса не прилипала к рукам, смочите их водой и ещё раз хорошо разомните.

Из мыла и шампуня

Для следующего вида понадобится всего два ингредиента, которые найдутся в любом доме. Это жидкое мыло и шампунь для волос.

1. Смешайте жидкое мыло и шампунь в одинаковых пропорциях до однородной массы.
2. Поместите на сутки в холодильник.
3. Достаньте и развлекайтесь.

Так как этот лизун состоит из растворимых в воде веществ, оберегайте его от влаги. От тепла рук игрушка быстро размягчается, хранить её нужно в холодильнике. И не допускайте соприкосновения с пылью и грязью, отмыть лизуна не удастся. При бережном отношении такая игрушка прослужит примерно месяц.

Из крема для рук и духов

Изготовить лизуна можно даже из крема для рук. Нет гарантии, что игрушка получится, но попробовать стоит.

1. Выдавите в мисочку крем.
2. Добавьте краску и перемешайте.
3. Понемногу добавляя духи, тщательно всё смешайте. Смесь начнёт загустевать.
4. Добившись нужной консистенции, разомните игрушку руками.

Из муки

Часто родители опасаются давать слайм маленьким детям из опасения, что они потянут его в рот. Для такого случая можно изготовить совершенно безопасного, съедобного лизуна без химии.

Для этого понадобится:

• мука - 400 г;
• вода холодная - 50 мл;
• вода горячая - 50 мл;
• пищевой краситель.

1. Просейте муку в миску, смешайте с сухим красителем.
2. Добавьте холодную воду, снова перемешайте.
3. Влейте горячую воду, хорошенько вымесите получившееся тесто. Оно должно получиться гладким и без комков.
4. Уберите тесто на несколько часов в холодильник.
5. Ещё раз хорошо разомните руками.

Не все продукты и вещества подходят для изготовления слайма. Не всё, что кажется похожим на лизуна, обладает необходимыми свойствами. Чтобы не сделать ошибки, посмотрите видео.

Видеоэксперименты по приготовлению лизунов из разных ингредиентов

Как придать лизуну нужные свойства

Даже если слайм получился не таким, как хотелось, его можно исправить.

1. Уксус сделает игрушку более эластичной. Влейте несколько капель и лизун будет лучше тянуться.
2. Добавив перекись водорода, вы получите пышную массу, так изготавливается флаффи слайм.
3. Сделать игрушку скользкой помогут несколько капель глицерина.
4. Светящегося лизуна можно получить, используя флуоресцентную краску.
5. Если лизун слишком мягкий, поместите его в баночку, положите туда несколько кристаллов соли, плотно закройте крышкой и оставьте на ночь. Соль вытянет лишнюю воду и вернёт игрушке упругость.
6. Слишком твёрдый лизун будет мягче, если поместить его на ночь в контейнер и влить несколько капель воды.
7. Чтобы игрушка приятно пахла, ароматизируйте её эфирным маслом, пищевым ароматизатором или ванилином.
8. Магнитный лизун можно сделать, добавив к нему мелкие металлические опилки или оксид железа. Хорошо разомните игрушку, чтобы добавка равномерно распределилась. И тогда ваш лизун, как живой, будет тянуться к любому магниту.
9. Игрушка «антистресс» получится, если поместить слизь в воздушный шарик. Сделать это можно при помощи большого шприца без иглы.
10. Чтобы увеличить лизуна, поместите его на 3 часа в ёмкость с водой. Не пугайтесь, если он распадётся на части, так и должно быть. Добавьте немного соли и крема для рук ли тела. Перемешайте. Слайм не только восстановит эластичность, но и станет больше.

Совет! Добавьте в мягкий лизун разноцветные пенопластовые шарики. Это сделает его красочным и увеличит в объёме.

Правила хранения и ухода

Лизун - игрушка капризная и срок жизни её недолог. Чтобы его продлить, нужно знать, как правильно хранить и ухаживать за слаймом.

1. Хранится лизун в пластиковом контейнере с плотно закрытой крышкой.
2. Чтобы слайм не высох, держите его подальше от источников тепла, не оставляйте на солнце.
3. Подсохший лизун можно оживить капелькой воды, размокший - солью.
4. С лизуном нужно играть. Долгое хранение может привести к появлению плесени. Такую игрушку придётся выкинуть.
5. Частое использование приведёт к быстрому загрязнению игрушки и потере свойств.
6. Избегайте соприкосновения с ворсистыми поверхностями, лизун соберёт на себя волоски и придёт в негодность.

Лизуны - это не просто детская игрушка, некоторые виды имеют и практическое применение. Например, им можно почистить компьютерную клавиатуру или одежду от налипшего сора. Упругие развивают мелкую моторику, увеличивают силу пальцев. Да и просто успокаивают, снимают стресс и дарят хорошее настроение. Делайте лизунов и играйте, ведь это так увлекательно!

На прошлых выходных моя сестренка спросила, как сделать лизуна без тетрабората натрия - ей хотелось сделать необычайную фотосессию для инстаграма, и поэтому мне срочно пришлось искать рецепт лизуна. Ну, что я могу сказать? Лизун своими руками делается довольно быстро, способов много, есть свои плюсы и минусы, расскажу обо всем по порядку.

Это лучший вопрос, на который мне пришлось отвечать на тех выходных. Потому что мой круг общения не слишком знаком с инста-трендами. В общем, лизун - это забавная липкая масса, которая обладает некоторыми свойствами неньютоновских жидкостей. Это упругая игрушка, липкая, которая может и растечься мягкой лужицей, и собраться в упругий мячик. Также эту игрушку называют хэндгам, слайм или Silly Putty.

Прекрасный способ занять детей - наблюдать за этой штукой действительно прикольно и интересно, с ней приятно играть и взрослым, и малышам. Также могу сказать о том, что детям такая игрушка поможет развить понятие неньютоновской жидкости и улучшить мелкую моторику, а для взрослых хэндгам может использоваться в качестве антистресса.

Способы изготовления лизунчиков

Изготовить лизунчиков можно самыми разными способами, я расскажу обо всех, которые успела узнать.

На основе крахмала

Как сделать лизуна из воды и крахмала? Способ довольно простой. Потребуется:

1. 1 ст. кукурузного крахмала (не стоит заменять картофельным);
2. 1 ст. теплой воды;
3. 1 ст.л. клея ПВА;
4. краситель (мы использовали обычные красители - у мамы были припасены на пасху, а я покупаю красители для мыла ручной работы);
5. также можно всыпать блёсточки или бульонки (подойдут праздничные или те, что используются для маникюра).

Сначала делается жидкий крахмал - весь стакан крахмального порошка нужно всыпать в миску и долить четверть стакана воды. Оставшуюся водичку вскипятить, вмешать в воду размоченный крахмал, всё кипятить около минуты непрерывно помешивая. Этого количества хватит на трех лизунчиков. Дальше берем плотный пакет, вливаем туда треть объема жидкого крахмала, капаем краситель (не стоит лить слишком много, красители хорошо концентрированы), а потом необходимо влить клей и блестки.

После этого пакет завязывают, и хорошенько разминают - должна получиться масса в виде липкого компота и немного жижи. Жидкость сливаем, лизунчика несколько раз промакиваем салфеткой. Ваш хэндгам можно использовать.

Может ли не получиться лизун из крахмала? Ох, на самом деле, не получиться может всё, что угодно. Это первый лизун-антистресс, которого мы делали с сестрой, и у нас он получился, но когда я решила повторить сей опыт, у меня не вышло. Конечно, я сразу начала интересоваться на форумах, как сделать лизуна из крахмала и почему у меня не вышло.

И выяснилось, что если добавить слишком много клея (или он какой-то очень качественный и хороший), то лизун будет липким. А если слишком много крахмала, то он будет распадаться на части.

Специально для деток

Молодые мамочки жаждут выяснить, как сделать лизуна без клея и натрия тетрабората. Вообще почему многие люди хотят делать разные вещички своими руками в домашних условиях? Суть в том, что ребенок, который играет с хэндгамом, способен случайно засунуть массу в рот и обслюнявить, или просто долго держать в руках, поэтому естественно никому не хочется, чтоб ребенку повредил клей, или раствор тетрабората. Куда проще соорудить за пару минут слайм из моющего средства, или из мыла и соли.

Как сделать лизуна из муки?

• Итак, требуется смешать муку с прохладной и подогретой водой.
• Смесь перемешивается (потребуется примерно 300 гр муки, 1/4 ст холодной воды и такое же количество горячей).
• Для красивого оттенка берут краситель или обычную гуашь, акварель.
• Очень интересно получается, если сделать два комочка разного цвета, а потом смять их между собой.
• Как только смесь будет однородной по консистенции, её убирают в прохладное место на три часа.

Это простенький лизун, с которым безопасно сможет играть даже ребенок.

Пена для бритья

А как сделать лизуна из пены для бритья? В принципе, лизун из пены для бритья делается легко - потребуется тюбик клея и некоторое количество пены для бритья.

Спрогнозировать точное количество сложно, поэтому поступаем так - в тарелочку выкладываем 100-200 гр клея (вся бутылочка), а после впрыскиваем пены на глазок и начинаем вымешивать. Надо добавлять пены, добиваясь нужной вам консистенции.

В общем и целом лизун из пены для бритья может быть чисто белым (цвет получается плотный и красивый), а можно капнуть пару миллилитров красителя. Кстати, можно капнуть несколько разных капелек, то получится мраморный хендгам.

Посмотрите увлекательное видео как сделать такого лизунчика:

Шампунь и соль

Еще мы узнали, как сделать лизуна из шампуня и соли. Нужно взять любой шампунь (мы брали прозрачный папин шампунь голубого цвета) - понадобится 3-4 столовых ложки. А затем нужно сыпать в шампунь соль и хорошо размешивать. Вы увидите, как постепенно жидкая масса становится гуще и перестает быть такой липучей.

Нам не слишком понравился этот вариант, он скорее как липкое желе, а не как стандартный обычный хэндгам, но это тоже весьма занятная штука, с ней будет весело поиграть.

Шампунь и крахмал

Как сделать лизуна из шампуня и воды с крахмалом:

Сперва сделайте жидкий крахмал (я писала выше, как правильно его делать - кукурузный крахмал с водичкой), а после необходимо добавить шампунь и хорошенечко вымешать. Массу надо выдержать в холодильнике.

Сода

Если вам требуется сделать хэндгам для взрослых, то советую посмотреть видео о том, как сделать лизуна из соды. Однако, следует учесть, что малышам эту массу лучше не давать, да и после забав следует вымыть руки.

Мыло и клей

Еще один рецепт - как сделать лизуна из жидкого мыла. Опять же, ничего сложного. Отправляйтесь в строительный магазин и купите полимерный клей - ну, например «Титан». А затем смешайте три части клея и две части жидкого мыла. Если взять цветное прозрачное мыло, то и лизун получится прозрачным.

Кстати, есть еще один прикольный рецепт, как сделать лизуна из мыла - просто добавьте в него соды и соли на глаз и хорошенько перемешайте, а потом выдержите смесь в холодильнике.

Зубная паста

Простой способ как сделать лизуна из зубной пасты - нужно смешать маленький тюбик клея и пачку гелевой зубной пасты. Затем нужно хорошенько вымешать смесь и остудить в холодильнике около получаса. Сразу скажу, лизун из зубной пасты очень сильно пахнет зубной пастой, поэтому лучше всего добавить пару капель парфюмерной композиции в смесь или обычного эфирного масла.

Еще интересный лизун из зубной пасты получается с использованием полимерного клея - если хорошо взбить смесь, то в ней даже будут пузырьки воздуха (очень красиво выглядит на фото и видео). Соотношение такое - на 100 гр зубной пасты понадобится 40 гр клея (подойдет все тот же «Титан»).

Как сделать лизуна из зубной пасты без клея? Можно поэкспериментировать с тетраборатом натрия - добавьте в смесь зубной пасты, соли и шампуня несколько капель тетрабората, а затем хорошенько вымешайте и остудите.

А если захотите попробовать как сделать лизуна с тетраборатом, то вам понравится этот урок - получается легчайший и красивейший лизун антистресс.

Кстати, пока гуглила рецептики, видела, что многие спрашивают о том, как сделать лизуна из бумаги. Простейшие знания химии подсказывают мне, что никак. Впрочем, вы можете сделать хэндгам с добавлением бумажных блесток или конфетти.

Чтоб лизун из мыла лучше тянулся, капните в смесь уксуса, а для большей гладкости добавьте немного глицерина.

Чтоб лизун из клея пва долго не засыхал, храните его в банке или в плотном пакете.

Еще можно сделать лизуна из пластилина и желатина. На мой взгляд, это лучший лизун без клея и тетрабората. Кстати, без натрия тетрабората можно сделать и слайм из мыла и соли - просто смешивайте жидкое мыло с солью.

Посмотрите видео и узнайте, как сделать лизуна из клея и воды:

Как ухаживать за слаймом

Вообще самый простой способ ухода за слаймом - регулярно мыть, а через неделю сделать новый. Ну, в самом деле, любого сделанного хэндгама для детей хватает на неделю (даже если в рецепте написано что на месяц). Бура начинает выветриваться, компоненты моющего вещества начинают распадаться на составляющие. А сделать новый слайм сможет даже ребенок - главное, подобрать легкий рецепт (практически любой из тех, что я перечислила) и проследить, чтоб малыш не налил себе в глаза мыла и не попробовал на вкус клей. Делайте красивых и ярких лизунчиков, играйте с ними и пробуйте новые рецепты!

Теперь вы знаете, как сделать лизуна в домашних условиях без тетрабората натрия и можете рассказать своим друзьям, как сделать лизуна дома.

Другие названия: силан, водородистый кремний, гидрид кремния.

Моносилан - неорганическое соединение с химической формулой SiH 4 . Бесцветный, очень реакционноспособный, воспламеняющийся на воздухе газ.

Физические свойства

Химические свойства и методы получения

Способы получения:

• Взаимодействие хлорида кремния(IV) и тетрагидридоалюмината лития .

Химические свойства:

• Начинает разлагаться выше 400 °С .

Хранение

Газ можно хранить в сосудах со смазанными кранами при комнатной температуре без разложения в течение нескольких месяцев. Силан практически нерастворим в вакуумной смазке. Однако следует отметить, что краны, уплотненные силиконовой смазкой, после длительного стояния открываются с трудом. Хранение значительных количеств силана следует осуществлять в специальных стальных баллонах со специальным вентилем; материалом, пригодным для изготовления баллонов, является сплав 40Mn - 4 сталь.

Список использованной литературы

1. Волков, А.И., Жарский, И.М. Большой химический справочник / А.И. Волков, И.М. Жарский. - Мн.: Современная школа, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7.
2. Гофман У. , Рюдорф В., Хаас А., Шенк П. В., Губер Ф., Шмайсер М., Баудлер М., Бехер Х.-Й., Дёнгес Э., Шмидбаур Х., Эрлих П., Зайферт Х. И. Руководство по неорганическому синтезу: В 6-ти томах. Т.3. Пер. с. нем./Под ред. Г. Брауэра. - М.: Мир, 1985. - 392 с., ил. [с. 715-717]

Изобретение может быть использовано в химической и электронной промышленности. Гидрид кремния - моносилан получают взаимодействием силицида магния с минеральными кислотами. Получение силицида магния осуществляют термическим взаимодействием смеси, включающей 1 мас. часть дисперсных частиц оксида кремния, до 10 мас. частей кремния и от 3,5 до 4 мас. частей кусковых фрагментов магния, при непрерывном перемешивании. Размер частиц оксида кремния не превышает 3 мм, а соотношение размера частиц оксида кремния и размера кусковых фрагментов магния равно 1:(10-20). Взаимодействие реагирующих компонентов в процессе перемешивания производят в температурном интервале 550-680°С. Предложенное изобретение позволяет расширить сырьевую базу получения моносилана и снизить себестоимость продукта. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к получению гидридов кремния, в том числе моносилана высокой чистоты, предназначенного для формирования полупроводниковых и диэлектрических слоев, синтеза кремнийорганических соединений, термического осаждения (диссоциации) поликристаллического кремния.

Известен способ получения гидридов кремния (моносилана) каталитическим диспропорционированием трихлорсилана (Пат. ФРГ №331165, от 13.10.83 г.), сущность которого заключается в каталитическом гидрировании (при температуре 400-500°С) дисперсного кремния и тетрахлорида кремния по реакции:

Si+2Н 2 +3SiCl 4 =4SiHCl 4

и последующей диссоциацией этого соединения по реакции:

4SiHCl 4 =SiH 4 +3SiCl 4

Существенным недостатком этого способа является наличие токсичного хлора, участвующего во всех реакциях, что резко ограничивает (по соображениям экологичности) производственное освоение этого метода.

Известен способ бесхлоридного получении гидридов кремния (Пат. № RU 2151099, от 20.06.2000 г., C01B 33/04), техническая сущность которого заключается в термическом (при t - 450-600°С) взаимодействии дисперсного кварцита с магнием в стехиометрическом соотношении, в присутствии солей алюминия, в потоке атомарного водорода, в тлеющем разряде. Однако полное восстановление двуокиси кремния до чистого кремния магнийтермическим методом, при стехиометрическом соотношении масс SiO 2 и Mg затруднительно, в связи с высокой скоростью реакции и значительным тепловыделением (~92 ккал/моль), при котором температура в реакционной зоне достигает значений свыше 3000°С, с испарением продуктов реакции, приводящим к неуправляемому взрыву. Введение инертной добавки - алюминиевой соли, предназначенной для компенсирования теплоты реакции, приводит к уменьшению вероятности прямого контакта частиц магния со всеми частицами кварцита, что вызывает локальное отклонение взаимодействующих реагентов от стехиометрии, с образованием силицида магния (Mg 2 Si), теплота образования которого ~19 ккал/моль. Образование этого соединения приводит к тому, что часть двуокиси кремния остается не восстановленной. Таким образом, полное магнийтермическое восстановление двуокиси кремния по условиям, приведенным в известном техническом решении, весьма затруднительно.

Известен способ получения гидридов кремния, применяемый японской фирмой Komatsu MFG CO LTD («Моносилан в технологии полупроводниковых материалов». Обзорная информация, серия «Элементорганические соединения и их применение», НИИЭТХИМ, Химическая промышленность, 1983 г.). Техническая сущность этого способа заключается в том, что на первой стадии посредством проводимой при температуре 500-600°С в нейтральной среде реакции образуется силицид магния:

Si+2Mg=Mg 2 Si+19 ккал/моль

На второй стадии силицид магния подвергается взаимодействию с минеральными кислотами или солями, с выделением газообразных гидридов кремния, например, по реакции кислотного гидролиза:

Mg 2 Si+2HCl=MgCl 2(Ж) +SiH 4(Г)

или ацедолиза силицида магния:

Mg 2 Si (T) +4NH 4 Cl (T) =2MgCl 2(T) +SiH 4(Г) +6NH 3(Г)

Указанный способ является наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому техническому решению и принят за прототип.

Существенным недостатком прототипа является то, что для получения кремния, отвечающего свойствам, применительным к его использованию в электронной или полупроводниковой технике (чистотой 99,9999%), применяется сырье в виде кремния, чистотой 98-99%, т.е. содержащее примеси. Это существенно снижает сырьевую базу, т.е. исключает возможность использования иных, кроме кремния, его соединений, например кварцита (SiO 2) или кремниевой кислоты (H 2 SiO 3).

Целью предлагаемого технического решения является расширение сырьевого обеспечения процесса путем создания возможности участия в реакции получения силицида магния (Mg 2 Si), широко распространенной в природе двуокиси кремния (SiO 2), кремнезема или кварцита, а также кремниевой кислоты (Н 2 SiO 3).

Указанный технический результат достигается путем введения в реакцию получения силицида магния из кремнийсодержащих соединений, в том числе SiO 2 и Н 2 SiO 3 , инертной по отношению к взаимодействующим компонентам добавки, не вносящей в общую реакцию дополнительные химические элементы. Такой добавкой в реакцию

SiO 2 +2Mg=2MgO+Si+92 ккал/моль

является дисперсный кремний. Добавка кремния необходима для рассеяния выделяемого при этой реакции тепла, без внесения дополнительных химических элементов, способных внеси «загрязнения» в конечный продукт.

Для снижения тепловыделения при одновременном взаимодействии частиц окиси кремния (кремниевой кислоты) с магнием последний вводится в реакцию в виде кусковых фрагментов, что препятствует полной объемной реакции, приводящей к взрыву, т.к. в восстановлении участвуют только те частицы двуокиси кремния, которые находятся в контакте с магниевым фрагментом. Для проведения полной, объемной реакции смесь частиц необходимо перемешивать для возобновления контактов магниевых кусковых фрагментов с новыми, ранее не прореагировавшими частицами кремниевых оксидов. Перемешивание может производиться, например, во вращающихся или качающихся реакторах. Процесс перемешивания, как весь процесс реакции в целом проводится до полного исчезновения («съедания») кусковых фрагментов магния.

Массы реагирующих компонентов должны соответствовать соотношению:

До 10:(3,5÷4,0), т.к. теплоемкость кремния в температурном диапазоне 0-1000°С равна величине 3,58 кал/моль×град, то для полной компенсации тепловой энергии 92 ккал/моль, выделяемой при стехиометрической, магнийтермической реакции восстановления двуокиси кремния, необходима дополнительная добавка до 20 молей чистого дисперсного кремния или до 10 весовых частей (масса одного моля SiO 2 ~ в два раза больше моля Si). Масса добавленных частиц кремния является балластной и не участвует в конечной реакции получения гидридов кремния при взаимодействии смеси с минеральными кислотами и солями. Этот кремний является технологическим оборотным сырьем предлагаемого способа получения силанов.

Добавка 3,5-4 частей магния обоснована тем, что 1,5-2 части магния необходимы для восстановления кремния из его двуокиси по реакции:

SiO 2 +2Mg=2MgO+Si,

добавка еще двух частей магния необходима для образования силицида магния из восстановленного кремния по реакции Si+2Mg=Mg 2 Si.

Максимальный размер частиц двуокиси кремния 3 мм и соотношение размеров последних с размерами кусковых фрагментов магния:

определялось опытным путем, из соображений минимизации выделяемого при реакции восстановления тепла, для оптимизации времени проведения магнийтермической реакции. Взаимодействие магния с частицами двуокиси кремния размером свыше 3 мм приводит к локальному мини-взрыву. Размер кусковых фрагментов магния менее десятикратного размера двуокиси кремния также приводит к мини-взрыву из-за большой поверхности межчастичного взаимодействия и незначительному теплопоглощению для образования силицида магния. Более чем двадцатикратное увеличение размеров кусковых фрагментов магния по отношению к частицам двуокиси кремния приводит к необоснованному увеличению общего времени реакции.

Температурный интервал проведения реакции синтеза силицида магния 550-680°С обоснован тем, что увеличение общей массы реагирующих компонентов по сравнению со стехиометрическим соотношением приводит к необходимости увеличения интенсивности нагрева, а также созданию возможности изменения агрегатного состояния магниевых фрагментов до плавления. Это приводит к снижению себестоимости процесса за счет снижения цены на магниевое сырье. Рыночная цена отливок магния составляет величину 80-90 руб./кг, цена дисперсного магния (в том числе магниевой стружки) - 400-600 руб. кг. В заданном температурном диапазоне кусковой магний расплавляется (t плав =620°С) за счет внешнего нагрева и тепловыделения и равномерно распределяется в зоне реакции.

Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о ее соответствии критерию «новизна». Для проверки соответствия заявленного изобретения критерию «изобретательский уровень» проведен дополнительный поиск известных технических решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного технического решения. Установлено, что заявленное техническое решение не следует явным образом из известного уровня техники. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень». Сущность изобретения поясняется примером практической реализации способа.

Пример практической реализации

Предлагаемое техническое решение конкретно осуществлялось при получении гидридов кремния методом кислотного гидролиза в соляной кислоте смеси кремния и силицида магния:

Смесь кремния и силицида магния предварительно получена при прокалке в среде водорода следующих компонентов:

Si+SiO 2 +4Mg=2MgO+Mg 2 Si+Si

(в предыдущей реакции не показана реакция растворения окиси магния, образующейся при магнийтермическом восстановлении двуокиси кремния по реакции ). Размер частиц кремния и двуокиси кремния не превышал 1 мм, а размер фрагментов магния не превышал 2,5 мм. Реакция проводилась при температуре 650°С во вращающейся печи с нихромовым нагревателем. Скорость вращения печи составляла 5 об/мин. Навеска шихты реакции включала следующие компоненты: двуокись кремния 2 кг, дисперсный кремний 20 кг, кусковой магний 8 кг. Время прокалки 2 часа. В результате реакции, проведенной с указанными параметрами, получена смесь Mg 2 Si и Si с соотношением компонентов 1:4. Остаточной двуокиси кремния в реакции (в остатке, после проведения кислотного гидролиза) не обнаружено. Указанный пример реализации подтверждает соответствие заявленного способа условию «изобретательский уровень»

1. Способ получения гидрида кремния - моносилана из силицида магния, полученного при термическом взаимодействии дисперсного кремния с активным магнием в инертной среде, с последующим взаимодействием этого соединения с минеральными кислотами, отличающийся тем, что получение силицида магния осуществляют путем термического взаимодействия смеси, включающий 1 мас.ч. дисперсных частиц оксида кремния, до 10 мас.ч. кремния и от 3,5 до 4 мас.ч. кусковых фрагментов магния, при непрерывном перемешивании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что размер частиц оксида кремния не превышает 3 мм, а соотношение размеров частиц оксида кремния к размеру кусковых фрагментов магния равно 1:(10-20).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что взаимодействие реагирующих компонентов в процессе перемешивания производят в температурном интервале 550-680°С.

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой чистоты и низкой стоимости, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения (электроника, солнечная энергетика).

Изобретение относится к способам разделения смесей летучих веществ в процессах химической технологии и может быть использовано для разделения смесей хлорсиланов, гидридов, фторидов, органических продуктов и других продуктов с выделением целевого продукта.

Изобретение относится к способу получения моносилана высокой степени чистоты, пригодного для формирования тонкопленочных полупроводниковых изделий, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения (полупроводниковая техника, солнечная энергетика).

Изобретение относится к технологии получения силана для изготовления особо чистого полупроводникового кремния, используемого в силовой электронике, а также кремниевых пластин для производства сверхбольших интегральных схем и для формирования различных кремнийсодержащих слоев и пленочных покрытий в микроэлектронике.

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства