Calciumsilicide

Calciumsilicide, auch Calcium-Silicium genannt, sind eine Gruppe von intermetallischen Verbindungen des Calciums mit Silicium.

Vorkommen und Herstellung

Die Herstellung von Calciumsiliciden kann zum einen durch das Aufschmelzen von Calciumcarbid (CaC₂) und Siliciumdioxid (SiO₂), zum anderen durch Reduktion von Siliciumdioxid, Calciumoxid oder Calciumcarbid mit Kohlenstoff im Elektroofen hergestellt werden. Sie können auch direkt aus den Elementen bei 1300 °C bzw. 1050 °C gewonnen werden.

\mathrm {Ca+Si\longrightarrow CaSi}

\mathrm {2\ Ca+Si\longrightarrow Ca_{2}Si}

Calciumdisilicid kann durch Reaktion von Calciumhydrid oder Calciummonosilicid mit Silicium bei etwa 1000 °C erhalten werden.

\mathrm {CaH_{2}+2\ Si\longrightarrow CaSi_{2}+H_{2}}

\mathrm {CaSi+Si\longrightarrow CaSi_{2}}

Eigenschaften und Verwendung

Wie viele andere Silicide besitzen auch Calciumsilicide eine gute elektrische Leitfähigkeit. Allerdings ist diese stark von der Modifikation abhängig, so ist beispielsweise Dicalciumsilicid (Ca₂Si) ein Halbleiter. Beim übergießen mit verdünnter Salzsäure zersetzt sich CaSi lebhaft unter Bildung von selbstentzündlichen Silanen und zurücklassen von weißer Kieselsäure. Calciumdisilicid liegt in Form von hexagonalen Tafeln von bleigrauer Farbe und lebhaftem Metallglanz vor. Es löst sich ruhig in Salzsäure unter Abscheidung des für das Disilicid charakteristischen gelben Siloxens.

Eingesetzt werden Calciumsilicide beispielsweise in der Metallverarbeitung. Dort kommen sie unter anderem wegen ihrer stark reduzierenden Eigenschaften als Desoxidationsmittel für Stähle zum Einsatz.

Liste der Calciumsilicide und deren Modifikationen
Name	Summenformel	CAS-Nr.	Zustand	Molmasse	Dichte	Schoenflies-Symbolik	Hermann-Mauguin-Symbolik	Größe der Einheitszelle in pm
Calciumdisilicid	CaSi₂		fest			$C_{3v}^{6}$	$R{\bar {3}}c$	a = 386,3 c = 3071,0
Calciumdisilicid (hoher Druck und Temperatur)	CaSi₂	12013-56-8	fest	96,25	2,50	$D_{4h}^{19}$	$I4_{1}/amd$	a = 428,3 c = 1352
Calciummonosilicid	CaSi	12737-18-7	fest	68,17	2,32	$D_{2h}^{17}$	$Cmcm$	a = 391 b = 459 c = 1079,5
Dicalciumsilicid	Ca₂Si	12049-73-9				$D_{2h}^{16}$	$Pnma$	a = 766,7 b = 479,9 c = 900,2
	Ca₃Si₄					$C_{6h}^{2}$	$P6_{3}/m$	a = 854,1 c = 1490,6
Pentacalciumtrisilicid	Ca₅Si₃					$D_{4h}^{18}$	$I4/mcm$	a = 764 c = 1462
	Ca₁₄Si₁₉	174879-69-7			2,44	$C_{3v}^{6}$	$R{\bar {3}}c$	a = 867,85(6) b = 867,85(6) c = 6852,8(8)

Literatur

P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. Band 8, Nr. 3, März 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.

Einzelnachweise

1 2 3 Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 933.
1 2 P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. Band 8, Nr. 3, März 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.
1 2 Jean D’Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band 3. Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. Springer, 1998, ISBN 978-3-540-60035-0, S. 358–359.
↑ P. Eckerlin, E. Wölfel: Die Kristallstruktur von Ca₂Si und Ca₂Ge. In: Zeitschrift fuer anorganische und allgemeine Chemie. Band 280, Nr. 5–6, 1955, S. 321–331, doi:10.1002/zaac.19552800509.
↑ O. Madelung, U. Rössler, M. Schulz: Ca₂Si, Ca₂Sn, Ca₂Pb crystal structure, physical properties. In: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. 41C. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1998, ISBN 3-540-64583-7, doi:10.1007/10681727_135.
↑ B. Eisenmann, H. Schäfer: Die Kristallstrukturen der Verbindungen Ca₅Si₃ und Ca₅Ge₃. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 29, 1974, S. 460–463 (PDF, freier Volltext). Zitiert nach: P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. Band 8, Nr. 3, März 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.
↑ A. Currao, S. Wengert, R. Nesper, J. Curda, H. Hillebrecht: Ca₁₄Si₁₉ - a Zintl Phase with a Novel Twodimensional Silicon Framework. In: Z. anorg. allg. Chem. Band 622, 1996, S. 501–508, doi:10.1002/zaac.19966220319.

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[brauer-1] 1 2 3 Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 933.

[Manfrinetti-2] 1 2 P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. Band 8, Nr. 3, März 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.

[DAnsLax-3] 1 2 Jean D’Ans, Ellen Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Band 3. Elemente, anorganische Verbindungen und Materialien, Minerale. Springer, 1998, ISBN 978-3-540-60035-0, S. 358–359.

[Eckerling1955-4] P. Eckerlin, E. Wölfel: Die Kristallstruktur von Ca₂Si und Ca₂Ge. In: Zeitschrift fuer anorganische und allgemeine Chemie. Band 280, Nr. 5–6, 1955, S. 321–331, doi:10.1002/zaac.19552800509.

[LB_Ca2Si-5] O. Madelung, U. Rössler, M. Schulz: Ca₂Si, Ca₂Sn, Ca₂Pb crystal structure, physical properties. In: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. 41C. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1998, ISBN 3-540-64583-7, doi:10.1007/10681727_135.

[Eisenman1974-6] B. Eisenmann, H. Schäfer: Die Kristallstrukturen der Verbindungen Ca₅Si₃ und Ca₅Ge₃. In: Zeitschrift für Naturforschung B. 29, 1974, S. 460–463 (PDF, freier Volltext). Zitiert nach: P. Manfrinetti, M.L. Fornasini, A. Palenzona: The phase diagram of the Ca–Si system. In: Intermetallics. Band 8, Nr. 3, März 2000, S. 223–228, doi:10.1016/S0966-9795(99)00112-0.

[Currao1996-7] A. Currao, S. Wengert, R. Nesper, J. Curda, H. Hillebrecht: Ca₁₄Si₁₉ - a Zintl Phase with a Novel Twodimensional Silicon Framework. In: Z. anorg. allg. Chem. Band 622, 1996, S. 501–508, doi:10.1002/zaac.19966220319.