Silani: idruri di silicio, organosilani, polisilani

I silani, nella loro forma più semplice, sono idruri di silicio, analoghi agli alcani con formula Si_nH_2n+2.
Possono  essere costituiti da composti binari contenenti silicio e idrogeno o da composti organici del silicio contenenti legami carbonio-silicio e altri eventuali eteroatomi.

Composti binari contenenti silicio e idrogeno

Il capostipite, analogo al metano, è il silano e, analogamente vi sono composti binari che presentano legami Si-H e Si-Si.

Il più semplice è il disilano, analogo all’etano, che formula SiH₃SiH₃. Seguono, in analogia con gli alcani il trisilano SiH₃SiH₂SiH₃, il tetrasilano Si₄H₁₀ che, analogamente al butano si presenta sotto forma di due isomeri e il pentasilano Si₅H₁₂ che ha tre isomeri.

Sono ottenuti dalla reazione del siliciuro di magnesio Mg₂Si con un acido che varia a seconda del composto e può essere acido cloridrico e fosforico

Si possono presentare anche sotto forma ciclica con formula generale Si_nH_2n. il più noto è il ciclopentasilano Si₅H₁₀ . Esso è utilizzato in pionieristiche celle solari e studiato come precursore liquido per la deposizione di sottili film di silicio per l’elettronica stampata e relative applicazioni.

Organosilani

Idrosilani

Contengono da uno a quattro legami silicio-idrogeno. Il più noto di questi composti è il tetrametilsilano (CH₃)₄Si che è largamente usato come standard interno per la calibrazione del chemical shift nella spettroscopia NMR ¹H e ¹³C.

Esso infatti ha la caratteristica di produrre un singolo segnale che per convenzione rappresenta lo zero della scala in ppm dello spettro.

Polisilani

I polisilani sono una classe di polimeri inorganici termostabili con uno scheletro polimerico costituito interamente da legami silicio-silicio con due sostituenti legati a ciascun atomo di silicio. I gruppi sostituenti sono tipicamente gruppi alchilici, arilici o un idrogeno.

Appartengono a questa classe un elevatissimo numero di composti le cui proprietà dipendono dalla natura dei gruppi laterali. Pertanto possono essere solidi altamente cristallini e rigidi o completamente amorfi e molto flessibili. La maggior parte di questi polimeri ha un’eccellente resistenza al calore e non è molto suscettibile all’idrolisi ma si fotodegrada se esposta alla luce ultravioletta.

Sono utilizzati principalmente come precursori per la conversione in carburo di silicio. Sono allo studio le loro potenziali applicazioni come trasportatori di lacune nei diodi organici a trasmissione di luce utilizzati per display e altri dispositivi elettronici.

Clorosilani

Hanno formula generale R_nH_mSiCl_4-m-n dove R è un gruppo alchilico, arilico o olefinico o un idrogeno.

Un esempio è  costituito dal metiltriclorosilano CH₃SiCl₃ usato nella produzione di resine siliconiche metiliche.  Queste resine possono essere utilizzate per rivestire chip di computer o altre parti elettroniche poiché respingono l’acqua e forniscono isolamento termico.

Un altro esempio è il triclorosilano HSiCl₃ utilizzato nella conversione degli acidi benzoici in derivati ​​del toluene.

Usi

Gli organosilani sono ideali per vernici, inchiostri e rivestimenti ad alte prestazioni grazie alle loro proprietà uniche. Nella costruzione, tra le altre applicazioni, conferiscono protezione a lungo termine e possono penetrare, reagire e legarsi a molti substrati e essere utilizzati in formulazioni a base di acqua o solventi.

Possono conferire alle superfici proprietà idrorepellenti, antimacchia e chimiche e sono anche resistenti alle radiazioni ultraviolette e all’abrasione.