MüllerMüller-- RochowRochow-- SyntheseSynthese

Anorganische ChemieMartin Schwiertz

Helena Wagenleitner

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisEinleitungSynthese– Durchführung– Reaktion und Reaktionsprodukte– Durchschnittliche Produktverteilung – Trennung des Silangemisches– Technische Herstellung der Methylchlorsilane und

deren BedeutungSilikon– Aufbau– Verwendung

Literaturverzeichnis

EinleitungEinleitungMüller- Rochow- Synthese:

– Verfahren für die technische Herstellung von Organohalosilane

allgemeine Summenformel: RnSiCl4-nOrganische Halogenverbindung: fast nur Methyl- oder evtl. Phenylchlorid

• hohe Ausbeute• leicht weiterverarbeitbar: Trennung der Reaktionsprodukte

EinleitungEinleitung– Entwickelt im Mai 1940 fast gleichzeitig von

Eugene G. Rochow (amerikanischer Chemiker) und Richard Müller (deutscher Chemiker)

– Methylchlorsilane sind Zwischenprodukte bei Silikonherstellung

EinleitungEinleitungRichard Müller über seine Entdeckung:

„Allerdings war diese Entdeckung eher ein Zufallsprodukt. Ich hatte im Jahr 1932 die Idee, einen künstlichen Nebel zu erfinden, um ganze Städte damit einzuhüllen, falls es jemals wieder einen Krieg geben würde. Damals gab es ja noch keinen Radar. Doch heraus kam immer nur ein schneeweißes Gas. Nach jahrelangen Versuchen –inzwischen schrieben wir das Jahr 1941 – führte ich die Untersuchungen in eine andere Richtung fort. Da entdeckte ich schließlich eine zähe weiße Masse – das Silikon.“

SyntheseSyntheseDirektsynthese:– relativ reines Sillicium (>99%) wird fein

gemahlen an einem Kupferkatalysator mit organischer Halogenverbindung (meist Methylchlorid) bei hohen Temperaturen in Fließbettreaktoren zu einem Organohalosilangemisch umgesetzt

– Mechanismus noch nicht vollständig geklärt

ReaktionReaktion

Produkte– Trimethylmonochlorsilan (CH3)3SiCl – Dimethyldichlorsilan (CH3)2SiCl2 (wichtigstes Produkt)– Methyltrichlorsilan CH3SiCl3– Methylhydrogendichlorsilan CH3SiHCl2– Dimethylhydrogenchlorsilan (CH3)2SiHCl– Polysilane (CH3)nSi2Cl6-n

SyntheseSyntheseDurchnittliche Produktverteilung der Müller-

Rochow- Synthese

3

80

10 0,3 2,5 4,20

20406080

100Tr

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Produktname

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SyntheseSyntheseAuftrennung des Rohsilangemisches durch fraktionierte Destillation in DestillationskolonnenDestillation erschwert durch eng beieinander liegenden Siedepunkte des Gemisches

SyntheseSynthese

Destillations-kolonne

SyntheseSynthesegroßtechnische Herstellung von großtechnische Herstellung von

MethylchlorsilanenMethylchlorsilanen

SyntheseSynthesegroßtechnische Bedeutung der Müller-Rochow- Synthese– Starker Anstieg in der Produktion (1950: 1000t)– Produktmenge heute: >1.000.000 Jahrestonnen

95% für SilikonherstellungEtwa 5% Spezialsilane als Vernetzungmittel, zur Oberflächenbehandlung, für pharmazeutische Industrie und als Katalysatorzusatz bei der Polypropensynthese

SilikonSilikon– Bestandteile des Silikons: Silicium, Sauerstoff,

organische Gruppen (meist Methylgruppe –CH3)

– Bestandteile sind über Siloxanbindungen, die mit organischen Resten zum Elektronenoktett des Silicium führen, verbunden

SilikonSilikon

ModelleinesSilikon-moleküls

SilikonSilikonEigenschaften des Silikons– Physiologisch verträglich– Temperaturbeständig– UV-beständig– Wetterbeständig– Gute elektrische Isoliereigenschaften– Schwer entflammbar– Geringe Wasserlöslichkeit (hydrophob)

SilikonSilikonSilikone lassen sich einteilen in

– Lineare PolymereSilikonflüssigkeitenSilikonkautschukeSilikonelastomere

– Verzweigte und vernetzte Polymere

Silikonharze

Verwendung von SilikonenVerwendung von SilikonenSilikonöle– Kraftübertragung in Flüssigkeitskupplungen– Hydrauliköle– Heiz- und Kühlmittel– Antihaftmittel– Schutzschichten für Baumaterialien– Zusätze für Kosmetika

Silikonkautschuke– Fugendichtmasse im Sanitärbereich

Verwendung von SilikonenVerwendung von SilikonenSilikonelastomere– Dichtungsmaterialien im Haushalts- und Sanitärbereich– Automobil- und Fahrzeugbau– Kunststoffteile für Implantate, Katheter, Kontaktlinsen

Silikonharze– Farben– Imprägniermittel– Gebäudeschutz (Antihaftmittel)– Kratzfeste Beschichtungen für Gläser, Kunststoffe,...

LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnisHollemann- Wiberg (1995), Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 101. Auflage, S. 950ffE. Riedel (2007), Moderne Anorganische Chemie, 3. Auflage, S. 599ffE. Riedel (2002), Anorganische Chemie, 5. Auflage, S. 543f

http://de.wikipedia.org/wiki/Silikonhttp://de.wikipedia.org/wiki/Siliciumhttp://de.wikipedia.org/wiki/M%C3%BCller-Rochow-Synthesehttp://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/disido_cy/de/media/print/slides/mueller.dochttp://www.patent-de.com/20060330/DE102004046181A1.htmlhttp://de.wikipedia.org/wiki/Methylchloridwww.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/disido_cy/de/media/print/slides/alle_folienb.pdf