四化硅（硅 tetrafluoride ）又叫氟化硅、 四氟硅烷，是一種鹵化物，為無色氣體，結構為正四面體，密度為1.66g/cm3（-95℃，固態(tài)），熔點為-90.2℃（在1.757×105Pa下），沸點為-86℃，溶于乙醇、甲醇等，遇水會發(fā)生水解反應，也容易被堿溶液分解。四氟化硅可與堿金屬、鋁、很多金屬氧化物、堿金屬氟化物等反應，此外還可與某些有機化合物（丙酮、芳香族胺類等）形成加成產(chǎn)物。
自然界中火山爆發(fā)時的煙霧中會含有大量的四氟化硅，大量的四氟化硅是工業(yè)上生產(chǎn)磷肥的副產(chǎn)物。可由氫氟酸與含硅礦石反應制得，也可由石英與氫氟酸反應，或由螢石和石英砂的混合物與硫酸作用來制得。在實驗室可用氟硅酸與氯化鋇為原料制得，也可用直接由單質硅和F2制得。
四氟化硅在電子和半導體行業(yè)中主要作為氮化硅、硅化等的蝕刻劑和高純高純二氧化硅的原料，還可用于制備電子級硅烷或硅、太陽能電池、氟硅酸和氟化鋁等。此外，四氟化硅還可作為氟化劑、催化劑、蒸熏劑、水泥和人造大理石的硬化劑以及用于化學分析、油井鉆探、鎂合金澆鑄等。但四氟化硅具有一定毒性，急性毒性屬于中等毒類，人體吸入可能導致咳嗽、灼燒感、呼吸短促以及呼吸困難等，但是癥狀可能推遲顯現(xiàn)。
相關歷史
1771年，卡爾·舍勒用硅石（SiO2）與氫氟酸作用，生成一種無色有刺激氣味的、在空氣中冒煙的氣體—四氟化硅。后來，1811年，法國化學家約瑟夫·路易·蓋-呂薩克和泰納爾也應用二氧化硅與氫氟酸進行反應，先制得四氟化硅，再將四氟化硅與鉀蒸汽共熱，最早提取到單質硅。
理化性質
物理性質
四氟化硅是正四面體結構，偶極矩為零，相對分子量為104.079，為無色氣體，具有窒息氣味，吸濕性強，蒸氣相對密度為3.6，熔點為-90.2℃（在1.757×105Pa下），沸點為-86℃，比熱容為0.708kJ/(千克K)，臨界溫度為14.15±0.02℃，臨界壓力為37.15±0.05Pa，升華熱為25.72kJ/摩爾（在177.7K和1.01325×105Pa時），融化熱為7.03kJ/mol（在182.9K和1.759×105Pa時），蒸發(fā)熱為18.65kJ/mol（182.9K和1.759×105Pa），蒸氣壓為1126.9～1.27×105TPa，升華壓為1395.7~1.804×105/TPa。四氟化硅易溶于乙醇，遇水會發(fā)生反應，其在不同溶劑中的溶解度如下：
化學性質
四氟化硅不和氫起反應（在太陽光中），也不與下列物質起反應：碳、磷、碘、大部分的其他非金屬，鋅、汞、H?S、HNO??、N?O?、N?O?、熔融氯酸鉀及碘化鈉堿金屬的碳酸根和硼酸鹽。但可與水、堿溶液、堿金屬、金屬氧化物、堿金屬氟化物、金屬鋁、氫化鋁鈉以及丙酮、芳香族胺類等有機化合物反應。
四氟化硅與水反應生成白色硅酸沉淀和氟化氫。若四氟化硅過量，其可繼續(xù)與氫氟酸反應生成氟硅酸。但是，無水氟化氫不與四氟化硅反應，因為氟硅酸僅存在于水溶液中。
四氟化硅也容易被堿溶液分解。
當鈉和鉀受熱在SiF4中燃燒時，可生成一種硅、堿金屬氟化物和堿金屬氟硅酸鹽的混合物。
四氟化硅與許多金屬氧化物迅速反應生成相應的金屬氟化物和二氧化硅。
四氟化硅與堿金屬氟化物反應生成氟硅酸鹽。
四氟化硅與鋁一起加熱時，也會發(fā)生于堿金屬類似的反應，但很難把得到的硅-氟化鋁混合物分離。
四氟化硅和氫化鋁鈉在二甲醚/甲苯中反應生成硅烷和四氟化鋁鈉。
四氟化硅可與某些有機化合物形成加成產(chǎn)物，如丙酮、芳香族胺類和Grignard試劑等，四氟化硅與格林試劑反應所生成的R3SiF較相應的氯化物更為穩(wěn)定。
應用領域
工業(yè)領域
四氟化硅在工業(yè)上可作為氟化劑、催化劑、蒸熏劑、油井鉆探中的密封劑、水泥和人造大理石的硬化劑以及用于鎂合金的澆鑄等。其中在預制水泥中使用四氟化硅后，也可增進耐蝕性、耐磨性、改善孔隙度和增加壓縮強度。這是由于在混凝土凝固硬化過程中四氟化硅和氫氧化鈣發(fā)生了反應，生成產(chǎn)物有效地改善了混凝土的物理性能。此外，四氟化硅還可作為有機硅化物的合成材料（烷基氟硅、芳香基氟硅烷等），以及用于生產(chǎn)納米白炭黑（該方法制備的白炭黑的某些性能指標已經(jīng)接近氣相法白炭黑）。
電子和半導體領域
四氟化硅在電子和半導體行業(yè)中主要用于氮化硅、硅化鉭等的蝕刻劑、P型摻雜劑、外延沉積擴散硅源等，也可用于制備電子級硅烷或硅以及太陽能電池。此外，其還可作為高純高純二氧化硅（用于光導纖維）的原料，它在高溫火焰中水解可產(chǎn)生具有高比表面積的熱沉二氧化硅。
化學領域
在化學領域，四氟化硅除了可制取有機硅化物、氟硅酸和氟化鋁外，還可用于化學分析。例如，測量硅摩爾質量最佳的方法是采用SiF4氣體測定硅同位素的豐度值，因為四氟化硅中的氟是單一同位素的元素，不需要對其進行同位素校正，靈敏度高，干擾少。
制備
自然界中火山爆發(fā)時的煙霧中會含有大量的四氟化硅。其人工制備可分為工業(yè)制法和實驗室制法。
工業(yè)制法
大量的四氟化硅是工業(yè)上生產(chǎn)磷肥的副產(chǎn)物。可由氫氟酸與含硅礦石反應制得，也可由石英與氫氟酸反應，或由螢石和石英砂的混合物與硫酸作用來制得。
副產(chǎn)回收法
工業(yè)上用磷灰石（氟磷灰石）生產(chǎn)磷肥時會產(chǎn)生少量的SiF4，可將其回收。
氫氟酸法
氟磷灰石經(jīng)硫酸處理后，會生成大量的氫氟酸，氫氟酸再與含硅礦石（或石英）發(fā)生反應，生成揮發(fā)性的四氟化硅氣體。
在高于或等于250℃條件下使固體硅與HF反應來生產(chǎn)。
硫酸法
該方法采用螢石作原料，與質量分數(shù)大于95％的濃硫酸在100～300℃下反應制得。
該方法采用磷礦石、水、二氧化硅與濃硫酸經(jīng)一系列處理得到CaSiF6，再與濃硫酸反應生成四氟化硅。
六氟硅酸鹽熱解法
該方法采用Na2SiF6在惰性氣體保護下于下熱解，得到一個含SiF4的氣體組分；該氣體組分再與過量F2反應，使其中的硅氧烷雜質轉化為SiF4。
實驗室制法
實驗室制法是用氟硅酸與氯化鋇反應沉淀出氟硅酸，再加熱氟硅酸鋇使之分解生成四氟化硅和氟化鋇。
四氟化硅也可由單質之間的反應制得。
安全事宜
安全標識象形圖
GHS分類
毒性
四氟化硅具有一定毒性，急性毒性屬于中等毒類。在動物實驗中，小鼠致死濃度（LC）為220mg/m3，豚鼠LC為370mg/m3，大鼠吸入LC50為2272ppm，最小致死濃度（MLC）為530mg/m3，兔在540?mg/m3濃度下第8天死亡，貓的刺激閾濃度為20mg/m3。動物實驗急性吸入后，主要見到有刺激癥狀，如抓鼻、噴嚏、肌肉痙攣樣呼吸、閉眼、亂跑等。尸檢見肺部充血、出血、水腫、氣腫，小灶性支氣管肺炎，肝、腎充血等。若人吸10mg/m3的濃度，半數(shù)人眼、鼻發(fā)酸，喉癢，口內異味，有時見鼻粘膜潰瘍，因此四氟化硅對人的刺激閾濃度為10mg/m3。
危害
環(huán)境污染
含氟廢氣主要指含有氟化氫（HF）和四氟化硅（SiF4）的廢氣。冶金工業(yè)的電解鋁、煉鋼、鋁加工會產(chǎn)生氟廢氣，如特鋼企業(yè)用來冶煉優(yōu)質合金鋼或超級合金鋼的電渣爐等多使用氟系熔渣進行重熔冶煉，生產(chǎn)過程中由于螢石（CaF2）的水解而容易產(chǎn)生氣態(tài)氟化物。此外，化學工業(yè)的白磷、磷酸、磷肥和氟塑料等生產(chǎn)過程，搪瓷廠上釉，陶瓷廠、磚瓦廠及玻璃廠在高溫燒制時也會產(chǎn)生含氟廢氣。氟化物進入空氣后，大部分隨顆粒物沉降到地面，少部分以氣態(tài)形式存在空氣中，可對水資源造成污染。在自然狀態(tài)下，地下水含氟一般為1~3mg/L，高氟區(qū)可達10~20mg/L，高氟區(qū)往往形成地區(qū)性氟骨癥。四氟化硅也會對人體和植物產(chǎn)生危害，即使在濃度很低時對植物也有影響。
人體危害
人體吸入可能導致喉嚨痛、咳嗽、灼燒感、呼吸短促以及呼吸困難，但是癥狀可能推遲顯現(xiàn)。皮膚接觸會導致皮膚發(fā)紅，如果接觸的是液體，還可能導致凍傷；眼睛接觸可導致眼睛發(fā)紅。
急救措施
如果不慎吸入或食入四氟化硅，先將受害者轉移到空氣新鮮的地方。如果受害者停止呼吸，需進行人工呼吸，但是不要進行口對口人工呼吸；在進行人工呼吸之前，要洗干凈受害者的臉和嘴。如果是皮膚或眼睛接觸到四氟化硅，需立即用水沖洗皮膚或眼睛至少20分鐘，然后送醫(yī)。
消防
四氟化硅不可燃，但在火焰中會釋放出刺激性或有毒煙霧（或氣體）。著火時，如果是小火，可用干粉或二氧化碳滅火劑；如果是大火，用水噴霧或普通泡沫滅火劑。
儲存和運輸
四氟化硅需要用耐火設備儲存，并保存在通風良好的室內。其不得與食品和飼料一起運輸。
參考資料 >
Silicon tetrafluoride.pubchem.2024-04-16
四氟化硅.中國大百科全書.2024-04-27
SILICON TETRAFLUORIDE.Noaa.2024-05-16
四氟化硅.國際化學品安全卡.2024-04-28