四氟化硅亦称“四氟甲硅烷”。1771年由瑞典著名化学家舍勒发现,化学式为SiF4,分子量104.08。它是一种无色气体,具有窒息性气味且有毒。其熔点为-90.2℃、沸点为-86℃(在-95.2℃升华),临界温度为-14.15℃,临界压力为3.715MPa,相对密度为4.69。它溶于无水乙醇、氢氟酸和硝酸,而不溶于乙醚。
四氟化硅在潮湿空气中会水解生成氟化氢和硅酸,并形成浓烟。遇水会生成原硅酸H4SiO4和氢氟酸,而水解产生的氢氟酸与未水解的四氟化硅络合生成氟硅酸。纯氟硅酸不易存在,因易分解,只能制得其60%的水溶液。氟硅酸是一种强酸。
四氟化硅几乎不与其他非金属(如碳、磷、碘)或某些金属(如锌、汞、硫化氢、熔融氯化钾、无水碱金属碳酸盐和硼酸盐)反应,能制止镁在空气中氧化,并在灼热条件下与钾、钠反应生成硅及其氟化物和氟硅酸盐。它还能与氯化铝在高温下反应生成四氯化硅。
制法可由浓硫酸与二氧化硅和氟化钙反应或通过分解含氟磷矿石获得四氟化硅。欲得极纯的四氟化硅,可通过热分解氟硅酸盐得到:BaSiF6=BaF2+SiF4。
用途四氟化硅主要用于制备有机硅化合物、氟硅酸和氟化铝,并在化学分析、油井钻探、催化剂以及熏蒸剂中也有应用。
分子结构与性质四氟化硅的分子式为SiF4,其分子结构由sp3杂化的硅原子形成正四面体。在潮湿空气中会产生腐蚀性且刺激性的氟化氢烟雾,并遇水剧烈反应生成极强的腐蚀性氟硅酸。它主要应用于氮化硅(Si3N4)和硅化钽(TaSi2)等材料的蚀刻、发光二极管P型掺杂、离子注入工艺、外延沉积扩散中的硅源以及光导纤维中高纯石英玻璃原料。
危险特性四氟化硅不易燃,但容易水解成氟硅酸,并在潮湿空气中形成氟化氢。它具有窒息性、刺激性和腐蚀性,对眼睛、皮肤和呼吸系统有严重损害,可导致长期痛苦甚至残疾;吸入会导致呼吸困难,肺水肿及化学性肺炎,还会引起牙齿脱钙,引发骨硬化症。大鼠吸入LC50值为300ppm。受热后瓶内压力增加,存在爆炸危险。
贮运须知应将四氟化硅装于特殊钢瓶中,并储存于阴凉、通风的仓库内,远离热源和火源,避免潮湿和雨淋。需标贴“毒气、腐蚀品”标志,轻装轻卸。灭火剂可选用雾状水或砂土。
性质与应用四氟化硅用于制备氟硅酸及氟化铅,并用作水泥和人造大理石的硬化剂以及纯硅制造的中间体。
安全标准四氟化硅属于有害气体,高毒性。急性毒性吸入-大鼠LC50:2272ppm。遇热或日光钢瓶可爆;泄漏时会释放剧毒烟雾。燃烧会产生有毒氟化物烟雾。储存仓库应保持通风低温干燥。搬运需轻拿轻放。灭火剂为雾状水和砂土。职业暴露限值为TWA 2.5毫克/立方米。