硅烷又称四氢化硅，是一种无机化合物，化学式为SiH4。它是14号基团的氢化物。它有一种尖锐的、令人作呕的气味，类似于醋酸。作为单质硅的前体，硅烷具有实际意义。
许多在硅上有四个取代基的化合物，包括有机硅化合物，被称为“硅烷”。
大多数学生想知道硅烷是极性的还是非极性的。在这篇博客中，我将给你这个问题的明确答案，并讨论一些关于极性的概念和影响极性的因素。
那么，硅烷是极性共价化合物还是非极性共价化合物呢?让我们在下一节中找到答案。
SiH4本质上是非极性的，因为它的对称形状有四个相同的Si-H键抵消了它们的偶极矩，导致净偶极矩为零。虽然Si-H键是极性的，因为它们的电负性不同，整个分子的净偶极矩为零，使得SiH4是非极性化合物。
嗯，这是一个干脆利落的回答。现在让我讨论一下硅烷的非极性。
为什么SiH4是非极性的?
在我们深入研究硅烷共价键的细节之前，让我们先从基础开始。首先，我们需要了解电负性的概念。
电负性
一种元素吸引带负电的电子的程度称为电负性。
因为它只是一个趋势，它没有单位。它被用来确定一个分子是极性的还是非极性的，并用来描述极性。
极性和非极性共价键
在下面的章节中，我将解释极性共价键与非极性共价键的区别。
非极性共价键
非极性共价键的形成是在两个原子相等地共用电子时发生的。
当拥有共价键的原子以电荷相互抵消的方式排列时，就形成了这种类型的键。
在非极性共价键中，被束缚原子的电负性的差异通常很小。这也意味着两个原子之间的电荷分离为零。它们的电负性是相同的。
非极性分子满足以下任意一个条件:
1.因为所有的偶极矩都消掉了，所以净偶极矩为零。对于许多(但不是所有)对称分子都是如此。
2.分子中所有的原子都有相同的电负性。
极性共价键
当两个原子不平等地共用电子对时，就形成了极性共价键。由于这种情况，分子倾向于具有电偶极矩，两端略微正或负。
在极性键的情况下，键合原子之间的电负性差异在鲍林尺度上介于0.4和1.7(大约2)之间。
以SiH4为例，Si和H的电负性分别为1.9和2.2，使Si-H成为极性键。
影响分子极性的因素
共价键的极性主要取决于以下几个因素:
- 电负性
- 偶极矩
- 几何形状
让我们来看看关于硅烷的这些因素。
电负性对SiH4极性的影响
有1个硅原子，周围有4个氢原子。
主要步骤是检查Si-H键是非极性共价键还是极性共价键。现在我们来考察这两个组分的电负性值。
H的电负性为2.20，而硅的电负性为1.90。
电负性差= 2.20 - 1.90 = 0.30
Si-H键的电负性差= 2.20 - 1.90 = 0.30
虽然差异很小，但它会在键中引起轻微的极性。请注意，我们讨论的是单个Si-H键，而不是整个分子。
中心硅原子上的少量正电荷使它容易受到亲核试剂的影响。同时，氢获得了部分负电荷。
SiH4的偶极矩
共价键的极性是由一个物理量偶极矩(μ)来测量的。偶极矩被定义为电荷和它们之间的距离的乘积。
偶极矩的单位是德拜(或)，用符号μ表示。
μ = e × l
L:电荷之间的距离或键长
E:电子的电荷
关于偶极矩有几个要点。
偶极矩在非极性分子中不存在。在对称分子的情况下，分子偶极矩为0。
偶极矩可以用来计算共价键中离子特性的百分比。
几何形状对SiH4极性的影响
氢在元素周期表的第1族，这意味着它的最外层只有一个电子。
另一方面，硅属于14族，价电子是4。所以，硅的4个价电子和氢原子的4个价电子共用。这样硅就达到了氩的电子构型，变得稳定。
硅存在于sp3杂化中。根据VSEPR理论，硅烷具有109.5度键角的四面体几何结构。
Si-H的键长为1.4798 Å。由于对称排列，单个偶极矩的矢量和变为零。
关于这一点，我也写过一篇详细的文章。你必须参考SiH4 Lewis结构，几何，杂化．
硅烷的净偶极矩为零，是非极性的。
硅烷的性质
硅烷可以被认为是甲烷的硅类似物。由于氢的电负性比硅高，硅和氢之间键的极性与甲烷的C-H键的极性相反。
硅烷与过渡金属形成复杂化合物的较高倾向是这种极性反转的结果之一。
由于其易燃的性质，它是非常易燃和危险的。在泄漏的情况下，它可以通过点火和燃烧导致致命的事故。
它比空气轻得多，会刺激你的皮肤和眼睛。SiH4是自燃的，即它在空气中自燃，不需要外部点火源。
硅烷的制备
硅烷的制备方法多种多样。它通常是由氯化氢和硅化镁反应产生的:
Mg2Si + 4HCl—> 2 MgCl2 + SiH4
它也可以由冶金级硅制造。这包括两个步骤。为了制造三氯硅烷，HSiCl3，硅首先与氯化氢在300°C左右反应，根据化学方程:
Si + 3hcl—> HSiCl3 + H2
之后，三氯硅烷与四氯化硅结合，形成硅烷-四氯化硅混合物。这种再分配反应需要催化剂:
4HSiCl3—> SiH4 + 3 SiCl4
硅烷的用途
- 硅烷在半导体工业中有重要的用途，它被用作超纯硅的来源。
- 硅烷在420°C以上的温度下分解成硅和氢，使其适合于硅的化学气相沉积。
- 除此之外，SiH4还被用于制造各种硅基化合物以及掺杂剂。
结论
硅烷也被称为单硅烷或硅烷，是14族氢化物。它有一个四面体几何，键排列在109.5度。
由于它是对称的，偶极矩抵消，化合物是非极性的。
本文讨论了共价键的基本概念和硅烷的极性。在评论区，请随时提出任何问题。我们会尽快给出答案。
