Tetraethylorthosilikat

Strukturformel
Allgemeines
Name	Tetraethylorthosilikat
Andere Namen	Tetraethoxysilan Kieselsäuretetraethylester Ethylsilikat TEOS
Summenformel	C8H20O4Si
CAS-Nummer	78-10-4
Kurzbeschreibung	farblose Flüssigkeit mit schwachem, angenehm fruchtigen Geruch
Eigenschaften
Molare Masse	208,32 g·mol−1
Aggregatzustand	flüssig
Dichte	0,933 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt	−85,5 °C[1]
Siedepunkt	168°C [1]
Löslichkeit	gut in Alkohol, nicht in Wasser
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I Xn Gesundheits- schädlich [2] R- und S-Sätze R: 10-20-36/37 [2] S: (2) [2]
MAK	nicht festgelegt
LD50	6270 mg/kg (Ratte, oral); 5860 mg/kg (Kaninchen, dermal)
WGK	1 (schwach wassergefährdend)
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Tetraethylorthosilikat, auch Tetraethoxysilan, Kieselsäuretetraethylester oder Ethylsilikat, kurz TEOS genannt, ist eine farblose Flüssigkeit. Chemisch gesehen ist es der Ethylester der Orthokieselsäure.

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Verwendung

Es wird in Sol-Gel-Prozessen als Siliziumdioxid-Prekursor zur Herstellung von Solen und Gelen benutzt. In Wasser ist die Verbindung weitgehend unlöslich. Als Reaktionsmedium wird daher meist ein Gemisch aus Ethanol und Wasser verwendet. Im Neutralen hydrolysiert TEOS in Wasser sehr langsam (mehrere Stunden) zu Orthokieselsäure und Ethanol:

C₈H₂₀O₄Si + 4 H₂O → H₄SiO₄ + 4 C₂H₅OH

wobei die gebildete Orthokieselsäure durch Ausbildung von Si-O-Si Bindungen und Abgabe von Wasser weiter in Siliziumdioxid zerfällt:

H₄SiO₄ → H₂SiO₃ + H₂O

H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O

Erheblich schneller erfolgt die Hydrolyse im Sauren und alkalischen, da beides die Reaktion erheblich katalysiert. Im Ammoniakalischen können aus einer TEOS/Ethanol-Mischung, die etwas Wasser enthält, monodisperse Siliziumdioxid-Partikel erhalten werden. Im sogenannten Stöber-Prozess^[3] kann durch die Wahl der Konzentrationen, Temperaturen und Ammoniak-Menge die Partikelgröße im Bereich von ca. 20 nm – 500 nm eingestellt werden. Das Verfahren wird beispielsweise zur Herstellung von photonischen Kristallen^[4][5] und künstlichen Opalen^[6] verwendet.

Herstellung

TEOS wird großtechnisch aus durch Alkoholyse von Siliciumtetrachlorid mit Ethanol hergestellt.

SiCl₄ + 4 C₂H₅OH → Si(OC₂H₅)₄ + 4 HCl

Quellen

1. ↑ ^{a b c} www.chemdat.de: Tetraethylorthosilicat, Sicherheitsdatenblatt
2. ↑ ^{a b c} ESIS-European chemical Substances Information System
3. ↑ Stöber W et.al., Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range , in J. Colloid Interface Sci., 26/1968, S.62–69
4. ↑ Li J et.al., A reversibly tunable colloidal photonic crystal via the infiltrated solvent liquid–solid phase transition, in Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 293/2007, S.130–4.
5. ↑ Pemble ME et.al.,Novel photonic crystal thin films using the Langmuir–Blodgett approach, in Physica B: Condensed Matter, 394/2007, S. 233-7.
6. ↑ Pallavidino L, et.al., Synthesis, characterization and modelling of silicon based opals, in Journal of Non-Crystalline Solids, 352/2006, S.1425–9

Siehe auch

Tetramethylorthosilikat

Literatur

• Nozawa K et.al., Smart control of monodisperse Stöber silica particles: effect of reactant addition rate on growth process., in Langmuir, 21/2005, S.1516-23.
• Suratwala, T et.al., Effect of humidity during the coating of Stöber silica sols., inJournal of Non-Crystalline Solids, 349/2004, S.368-76.