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Creato da paoloalbert il 20/12/2009

CHIMICA sperimentale

Esperienze in home-lab: considerazioni di chimica sperimentale e altro

 

 

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Esperimento con i Silani

Post n°94 pubblicato il 03 Aprile 2011 da paoloalbert
Foto di paoloalbert

Ironia della sorte, una volta abitavo vicino ad una località che si chiamava proprio "Silani"... una specie di microscopica Silicon Valley ante litteram: ma quelle quattro case non avevano a che fare con i composti del silicio!

Si diceva qualche post fa che gli idrocarburi si dividono in tre gruppi fondamentali: alcani, alcheni, alchini.
Gli alcani sono gli idrocarburi diciamo più semplici, di formula CnH2n+2, il cui capostipite è il metano (CH4) e poi a seguire l'etano (C2H6), il propano (C3H8), il butano (C4H10) e così via.
Gli alcani sono caratterizzati da una grande stabilità ed inerzia chimica; è difficilissimo farli reagire senza opportune condizioni, a meno di non incendiarli, nel qual caso (una volta avviata la reazione!) la combinazione con l'ossigeno si autosostiene.

Nella tavola periodica degli elementi, al quarto gruppo e appena sotto il carbonio si trova il silicio; non dovrebbe questo avere caratteristiche simili al capogruppo carbonio, secondo la nota ricorrenza delle proprietà degli elementi per gruppi?
Se ciò fosse vero, sostituendo il silicio al carbonio nell'omologo del metano (cioè il silano SiH4), si dovrebbe intuitivamente ottenere un composto dalle caratteristiche vagamente simili al metano... andiamo a verificare se è vero!
(Secondo questo semplicistico ragionamento, sostituendo il silicio al carbonio dovremmo perfino trovare una ipotetica "biologia del silicio" con tutte le immaginabili implicazioni che ciò comporterebbe... ma le energie di legame e altro trasformano questa suggestiva ipotesi in fantascienza...).

Lo scopo di questo esperimento era la curiosità di osservare proprio la differenza tra la realtà e quanto sopra supposto secondo un ragionamento puramente intuitivo, verificando invece piacevolmente l'estrema reattività dei silani.
La preparazione sperimentale del SiH4 prevede la reazione tra un acido forte ed il siliciuro di magnesio Mg2Si, che abbiamo  preparato la volta scorsa per questo scopo specifico.

Il siliciuro di magnesio reagisce con gli acidi (in questo caso acido cloridrico) secondo la reazione:

Mg2Si + 4 HCl --> 2 MgCl2 + SiH4

e si viene a formare silano SiH4 - Il silano purissimo è abbastanza stabile, ma nel caso in esame, dove l'ambiente è contaminato da un po' di tutto, si formano anche tracce degli omologhi superiori (Si2H6, Si3H8), tutte sostanze estremamente piroforiche, che si infiammano istantaneamente all'aria con violenza esplosiva ed infiammano a sua volta il silano prevalente.
In questa esperienza la generazione di silani è in quantità assolutamente trascurabile, ma è più sufficiente a farsi vedere e sentire!

-In un becker porre qualche ml di HCl al 20% e aggiungere cautamente una punta di spatola del nostro Mg2Si: la reazione precedente si risolve in piccoli lampi sulla superficie dell'acido, accompagnati dal caratteristico crepitio secco delle minuscole microesplosioni di ogni bollicina di silano generato. L'esperienza è molto carina e fa rendere conto della reattività di questi composti rispetto all'inerzia degli alcani, come mi ero proposto di verificare.
Carbonio e silicio non sono proprio intercambiabili! Anche se permangono come ovvio alcune analogie dovute alla somiglianza nella struttura elettronica.

Purtroppo ho perso il video della reazione del siliciuro di magnesio con HCl, che rendeva bene l'idea di come si comporta il gas silano appena viene in contatto l'aria: un sostenuto crepitio di micro-scoppietti che dimostrano l'instabilità di questi composti.

 
 
 
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