AT29027B - Verfahren zur Darstellung von Siliziummonoxyd. - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Darstellung von   Siliziummonoxyd.   



   Die Erfindung betrifft die Darstellung einer neuen Verbindung von Silizium und Sauerstoff von grosser theoretischer und praktischer Bedeutung, nämlich des Siliziummonoxyds, dessen Formel Si 0 ist. 



   Bei einem Versuche Siliziumdioxyd um einen, vom elektrischen Strome durchflossenen Graphitstab zu schmelzen, wurde gefunden, dass, wenn dieser Vorgang in einer teilweise luftleer gemachten Kammer durchgeführt wurde und wenn die Temperatur genügend hoch war, die freien Stellen der inneren Kammerwand mit einem braunen Pulver von ausserordentlicher Feinheit bedeckt waren, welches als Siliziummonoxyd erkannt wurde. Später wurde gefunden, dass die Ausbeute erhöht werden kann, indem man den Stab mit einer Mischung aus Siliziumdioxyd und Kohle in dem zur teilweisen Reduktion des Siliziumdioxyds erforderlichen   Verhältnisse, nämlich   12 Teile Kohlenstoff auf   60'4   Teile Siliziumdioxyd umgibt.

   Da der Kern selbst etwas Kohlenstoff zu liefern vermag, ist es vorteilhaft, einen Überschuss an Siliziumdioxyd anzuwenden und in praxi pflegt man daher 12 Teile Kohlenstoff auf 65 Teile Siliziumdioxyd zu nehmen. 



   Es wurde ferner gefunden, dass es nicht nötig ist, unter vermindertem Drucke zu arbeiten, sondern dass das Siliziummonoxyd auch unter vollem atmosphärischen Drucke in irgendeiner Atmosphäre, welche nicht imstande ist, es zu zerstören, gebildet wird. Auch wurde gefunden, dass das gleiche Ergebnis erzielt werden kann, wenn man von Mischungen aus Siliziumdioxyd und Siliziumkarbid oder Siliziumdioxyd und amorphem, rohem Siliziumkarbid ausgeht, welch letzteres eine Mischung aus Siliziumkarbid,   Kieselsäure,   Kohlenstoff und Oxykarbiden des Siliziums von unbekannter Zusammensetzung mit der allgemeinen Formel   Si.     Cs. Oy   darstellt.

   Die Mischungsverhältnisse bei Verwendung von Siliziumkarbid oder rohem Siliziumkarbid müssen durch Analyse bestimmt werden und sind solche, dass die vorhandene Menge an gebundenem und freiem Kohlenstoff bloss zur teilweisen Reduktion des Siliziumdioxyds ausreicht. Wenn ein kleiner Überschuss an Kohlenstoff vorhanden ist, so wird im allgemeinen bei der Reduktion neben Siliziummonoxyd auch elementares Silizium erzeugt werden. 



   Es scheint, dass die zwei Sauerstoffatome im Siliziumdioxydmoleküle nicht mit gleicher Festigkeit an dem Elemente Silizium hängen und ähnlich wie beim Kohlendioxyd ist es offenbar leichter möglich, das erste Sauerstoffatom bei niedrigerer Temperatur unter Bildung des Monoxyds zu entfernen, als das zweite Sauerstoffatom aus dem Monoxyd zur Bildung des Elementes wegzubringen. Es besteht daher eine dem Siliziumdioxyd innewohnende Tendenz zur Bildung des Monoxyds und letztere kann durchgeführt werden, indem man die Mischung auf einer für die Entfernung dos zweiten Sauerstoffatomes zu niedrigen Temperatur hält, indem die Reduktion des Monoxyds voraussichtlich erst bei höherer Temperatur vor sich geht.

   Wenn immer also das Monoxyd, sobald es entstanden ist, durch irgendeine Einrichtung aus dem Reaktionsfelde entfernt wird, so besteht eher die Tendenz, dass die Bildung von Monoxyd fortgesetzt wird, als dass jene eines Produktes der vollständigen Reduktion erfolgt. Das auf diese Weise dargestellte   Stliziummonoxyd   ist ein amorphes Pulver von so hochgradiger Feinheit, dass bei den üblichen Proben keine einzelnen Teilchen wahrnehmbar sind. Seine ausserordentliche Feinheit beweist auch die Tatsache, dass ein grosser Anteil des   Pulvors wochenlang in   Wasser suspendiert bleibt.

   Das auf die vorhin angegebene Weise erhaltene Material enthält gewöhnlich eine kleine aber schwankende
Menge von Verunreinigungen, bestehend ans Kohlenstoff, Siliziumdioxyd, Siliziumkarbid und 

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 dass es in Fluorwasserstoffsäure merklich weniger, hingegen in Ätzalkalien merklich mehr löslich ist. Es unterscheidet sich von Siliziumdioxyd auch dadurch, dass es, in Sauerstoff erhitzt, brennt und dass es für Röntgenstrahlen durchlässiger ist. In äusserst fein verteiltem Zustand brennt es auch an der Luft, u. zw. schreitet die Verbrennung nach und nach langsam durch die Masse fort. 



   Die neue Substanz unterscheidet sich von dem elementaren Silizium durch ihr niedrigeres spezifisches Gewicht und dadurch, dass sie bei der Verwandlung in Siliziumdioxyd etwa um   360/0   an Gewicht zunimmt, während elementares Silizium ungefähr eine   litige   Gewichtszunahme erfährt. 



   Es ist daher klar, dass die neue Snbstanz bequem von anderen Substanzen zu unterscheiden ist. Es ist möglich, die Gewichtszunahme einer gegebenen Probe bei der Oxydation von   Si 0 zu Si 02 zn bestimmen   u. zw. entweder durch direktes Oxydieren oder durch Lösen in Ätzalkalien und Fällen mit Salzsäure unter Beobachtung der gebräuchlichen Vorsichtsmassregeln. Wiederholte Analysen zeigen, dass die Gewichtszunahme innerhalb 10/0 mit der theoretisch berechneten übereinstimmt. 



   Nebst der theoretischen Wichtigkeit dieser Entdeckung ist die neue Substanz selbst von grosser praktischer Bedeutung, da sie ein Schleifmittel von solcher Härte und Feinheit darstellt, dass sie als Metallpoliermittel von   äusserst   hohem Werte ist. Das Volumen dieses Pulvers ist auch im Verhältnis zu dessen Gewicht ausserordentlich gross, indem seine scheinbare Dichte etwa   0'04 beträgt,   so dass 1 m3 desselben ungefähr 40 kg wiegt. Sein wahres spezifisches Gewicht beträgt etwa   2'24 und   hieraus wird klar, dass zwischen den Pulverteilchen eine sehr grosse
Luftmenge eingeschlossen ist. Das Pulver ist aus diesem Grunde ein ausserordentlich guter
Nichtleiter der Wärme, der beste, welcher dem Erfinder unter den Mineralstoffen bekannt ist. 



   Zufolge seiner gefälligen Färbung und seiner so sehr feinen Verteilung ist es ein wertvolles
Färbemittel, das entweder für sich oder zusammen mit anderen   Färbemitteln verwendbar   ist. 



   Das Material kann auch, um Schleifräder oder-steine zu erhalten oder zu sonstigen Nutz- zwecken, zu Ziegeln gepresst und in fest zusammenhängende Massen zusammengebacken werden, u. zw. entweder allein oder im Gemenge mit Tonerde, Magnesia oder anderen Stoffen. 



   Erfinder hat auch eine glasartige Form derselben Substanz aufgefunden, welche das gleiche spezifische Gewicht und die gleichen chemischen Merkmale sowie eine solche Härte aufweist, dass sie Glas ritzt. An der glasartigen Form lässt sich leicht zeigen, dass das
Material, zum Unterschiede vom kristallinischen elementaren Silizium, die Elektrizität nicht leitet. Die glasartige Form erhält man mitunter bei Durchführung des beschriebenen Ver- fahren und sie haftet dann an der übrigen Charge an ; die Erfindung bezieht sich daher auch auf ein Verfahren zur Darstellung dieser glasartigen Form des   Siliziummonoxyds.   



    PATENT. ANSPRÜCHE :   
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 teile Siliziumdioxyd mit annähernd 12 Teilen Kohlenstoff bei der Temperatur des   elek-     trischen   Ofens erhitzt werden.

Claims (1)

1. 2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, darin bestehend, dass ein Kohlen- stab mit Siliziumdioxyd umgeben und der Stab auf hohe Temperatur erhitzt wird.

   3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 behufs Darstellung ausser- ordentlich fein verteilten Siliziummonoxyds, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in einem Ofen vorgenommen und das von den Stellen hoher Temperatur weggetriebene Sitiziummonoxyd in den kühleren Teilen des Ofens oder in eigens vorgesehenen Sammel- oder Kondensierkammern aufgefangen oder kondensiert wird.