Clorosilano
# Clorosilano

Il clorosilano o cloruro di silile è un alosilano avente formula $H_3Si-Cl,$ molecola analoga a quella del cloruro di metile $H_3C-Cl$ ed ad essa isoelettronica di valenza. A temperatura ambiente questo composto si presenta come un gas incolore, più denso dell'aria e molto reattivo.

## Struttura molecolare e proprietà

La molecola, derivante formalmente da quella tetraedrica del silano $(SiH_4)$ per sostituzione di un H con un atomo di cloro, è ancora di tipo tetraedrico, ma non regolare, la cui simmetria è più bassa $(C_{3v}$ invece di $T_d);$ questo accade poiché l'atomo di silicio centrale ibridato $sp^3$ non è legato a quattro atomi uguali. Come atteso per la presenza del Cl che è più elettronegativo di Si e H, la molecola è polare (μ = 1,31 D), ma parecchio meno di $CH_3Cl$ (1,8974 D); la sua minore polarità si riflette anche in una maggiore volatilità rispetto ad esso, testimoniata dal punto di ebollizione più basso (-30,4 °C contro -24 °C.), come pure si verifica per i punti di fusione (-118 °C contro -97 °C).

Da indagini spettroscopiche roto-vibrazionali (microonde e infrarosso) è stato possibile ricavare, tra l'altro, distanze ed angoli di legame:

r(Si–H)) = 147,5 pm; r(Si–Cl) = 205,1 pm;

∠(HSiH) = 110,62°; ∠(HSiCl) = 108,295°.

I legami Si–H sono impercettibilmente più corti di quelli in $SiH_4$ (148,0 pm), mentre il legame Si–Cl è lievemente più lungo del normale (202 pm).

Gli angoli HSiH sono un po' più ampi del valore tetraedrico di109,5°, mentre quelli HSiCl ne sono un po' minori: questo è in accordo con la ripartizione del carattere s e p nell'ibrido, che è in favore del primo per atomi meno elettronegativi, e viceversa, in accordo con la regola di Bent.

Pur essendo termodinamicamente stabile $(ΔH_ƒ°$ = -141,84 kJ/mol), il clorosilano è estremamente reattivo nei confronti dell'ossigeno, pericolosamente infiammabile all'aria (può essere piroforico) e estremamente reattivo nei confronti dell'umidità, con la quale si idrolizza rapidamente, e ancor più velocemente con l'acqua, formando acido cloridrico e, inizialmente, il silanolo $(H_3Si-OH).$

## Sintesi e reattività

Il clorosilano si forma, in miscela con altri clorosilani $SiH_{4-n}Cl_n,$ trattando il silano $SiH_4$ con HCl in presenza di $AlCl_3$ come catalizzatore; dato che i punti di ebollizione di questi clorosilani sono sufficientemente distanziati, è possibile recuperare ciascun componente per distillazione. In laboratorio si ottiene più convenientemente, e più puro, facendo reagire il silano con cloruro di argento a 260 °C:

$SiH_4$ $_{(g)}$ + 2 AgCl $_{(s)}$ → $SiH_3Cl$ $_{(g)}$ + HCl $_{(g)}$ + 2 Ag $_{(s)}$

Reagisce con l'ammoniaca per dare la trisililammina:

3 $SiH_3Cl$ + 4 $NH_3$ → $(SiH_3)_3N$ + 3 $NH_4Cl$

Reagisce con reattivi alchillitio per dare monoalchilsilani; ad esempio, con il butillitio fornisce il butilsilano:

$SiH_3Cl$ + n-BuLi → $n-Bu-SiH_3$ + LiCl

Un'analisi della decomposizione termica (533 °C) mostra che $SiH_3Cl$ genera durante il processo il sililene SiHCl, che risulta dall'iniziale rapida eliminazione di una molecola di idrogeno, come accade comunemente anche per altri clorosilani e silani in genere.

