The Detection of O=SiCl2 as an Intermediate During the Combustion Process of SiCl4 with O2

Abstract

During the technical important combustion of SiCl4 with oxygen [SiCl4(g) + O2(g) = SiO2(s) + 2·Cl2(g)] many intermediates have been detected in the past. However, the presence of the primary species O=SiCl2 has been discussed controversially until today. With the help of matrix isolation technique we have now been successful to monitor O=SiCl2 via its IR spectrum. With the help of quantum chemical calculations the thermodynamic data have been calculated first. On this basis it was possible to find the optimal conditions to trap OSiCl2 from the high‐temperature equilibrium. Furthermore it could be shown via IR spectroscopy and quantum chemical calculations, that the radical OSiCl does not play a significant role within this combustion process.

Infrared spectrum of matrix isolated ClSiO and ab initio calculations

“…Furthermore, this reactive species is of interest, since we are involved in studies on the mechanism of the high temperature reaction between SiCl 4 and O 2 . 6 Therefore, in addition to principal interest in bonding of reactive species, the results presented here may contribute to elucidate one of the first steps of this SiCl 4 combustion.…”

The cationic clathrate Si46−2xP2xTex crystal growth by chemical vapour transport

“…The partial pressure of water remains at p(H 2 O)p10 À7 bar; so no transport-relevant gaseous species with oxygen are built in thermodynamic equilibrium. Out of thermodynamic equilibrium conditions, chlorosiloxanes like Si 2 OCl 6 and Si 3 OCl 3 can be formed [21]. These species could participate in the vapour transport of the clathrate phase as well; nevertheless, we describe the transport mechanism based on thermodynamic equilibrium calculations.…”

Untersuchungen zur Thermolyse von Si2OCl6 / Thermolysis of Si2OCl6

“…Den w esentlichen Schlüssel zum Verständnis d ie ser Befunde liefert eine m atrixspektroskopische U ntersuchung des Prim ärschritts der Therm olyse von Si2O C l6 [3]. Bei Drücken um 10-6 bar und Tem peraturen um 1200 K wurde Si2O C l6 durch ein Korundrohr geleitet, die Produkte gem einsam m it einem Überschuss Ar auf einer H e-gekühlten Fläche kondensiert und diese M atrix IR-spektroskopisch untersucht.…”

“…Es konnte gezeigt werden, dass die Kon zentration von 0 = S iC l2 bei Tem peraturen um 1200 K (je nach äusseren B edingungen) einen M axim al wert durchläuft. Bei deutlich höheren Tem peraturen wird statt dessen SiO (g) gebildet und freies Chlor tritt auf [3]. Auch w enn die chem ischen Eigen schaften von 0 = S iC l2 aus experim entellen Unter suchungen nicht bekannt sind, ist klar, dass es sich um ein hochreaktives M olekül handeln wird, des sen R eaktivität durch die Si-O -D oppelbindung und die niedrige K oordinationszahl 3 am Silicium be dingt ist.…”

“…Das A uftreten höherm olekularer Folgeprodukte ist aus Literaturangaben bekannt, je doch bislang unverstanden [12]. A ufgrund der Er gebnisse einer unlängst von uns gem einsam m it H. Schnöckel durchgeführten Untersuchung [3] w ird dieses Verhalten nun jedoch verständlich. W ir be richten hier über experim entelle Ergebnisse und das Verständnis ihres chem ischen Hintergrundes.…”