ジシリコン(1+)の物理的・化学的性質
ジシリコン(1+)
基礎的なクラスター化学および気相研究で見られる、2原子の陽イオン性シリコン種（Si2+）であり、分析および材料の研究開発に関連しています。
| CAS番号 | 本エントリーには指定なし |
| ファミリー | 陽イオン性シリコンクラスター |
| 代表的な形態 | 気相イオン種 |
| 一般的なグレード | EP |
ジシリコン(1+)は、単一に帯電した陽イオンクラスターとして存在するホモ核シリコン二量体であり、経験式は\(\mathrm{Si}_2^{+}\)です。構造的には、2つのシリコン原子が結合し、正味の正電荷がこの二量体骨格全体に分布しています。電子構造は主にシリコン価軌道（主に3sおよび3p）が支配し、陽イオン二量体の結合は中性シリコン−シリコン結合モチーフに比べて部分的な電子不足を反映しています。正電荷の存在により静電ポテンシャルが増強され、求核剤や配位子との強い相互作用傾向を示します。
小さな陽イオンクラスターとして、ジシリコン(1+)は気相および配位化学の文脈で強力なルイス酸として振る舞います。ホモ核であるため非極性とはいえ、正電荷が高い分極性および強い長距離クーロン相互作用を付与しています。孤立気相二量体イオンにおいて古典的な酸塩基のpKa概念は直接適用できませんが、反応性の傾向は一般的なクラスター化学に従い、電子供与体への容易な配位、O2や他の酸化剤による酸化を受けやすい性質、プロトン性溶媒との迅速な反応により加水分解または配位子交換が起こります。これらの性質から、本種は主にクラスターの電子構造、イオン−分子反応機構の基礎研究、およびシリコン含有イオンが存在するプラズマ、気相堆積、分析質量分析法の分野で重要です。
本物質の一般的な商用グレードにはEPが含まれます。
基本的な物理的性質（密度・融点・沸点）
原子量
計算による分子量（二量体の質量）は\(56.17\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)（56.17として記載）です。
この値は帯電した二量体の2つのシリコン原子の質量の和に相当し、固体のバルクに対する実測原子量規格ではなく計算上の分子質量です。
外観および物理状態
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
密度
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
融点
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
沸点
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
化学的性質（反応性および酸化状態）
酸化状態
本種は正味の形式上の電荷が\(+1\)（形式電荷1）です。\(\mathrm{Si}_2^{+}\)のようなホモ核二量体においては、正電荷が結合骨格全体に非局在化しているため、個々の原子に整数の酸化状態を割り当てることは本質的に曖昧です。化学的に意味がある表現は、この二量体が明確な酸化状態を持つ2つのシリコン原子ではなく電子不足の陽イオン単位であるということです。
空気および水との反応性
陽イオン性シリコンクラスター\(\mathrm{Si}_2^{+}\)は、酸化剤や求核剤に対して高い反応性を示すと考えられます。分子状酸素や他の酸化性気体存在下で、気相または表面媒介反応によりシリコン酸化物や酸化クラスター分解物を生成する酸化経路をたどります。プロトン性媒体（水、アルコール）に接触すると加水分解、プロトン移動、又は配位子交換が速やかに進行し、より安定なシリコン−酸素またはシリコン−水素含有生成物が形成されます。これらの挙動は帯電クラスターの強い求電子性を反映しています。
酸・塩基との反応性
\(\mathrm{Si}_2^{+}\)はルイス酸として機能し、ルイス塩基（供与配位子、溶媒分子など）と配位して錯形成を行います。強塩基性媒体ではシリコン中心への求核攻撃が起こり得ますが、強酸性媒体では配位子のプロトン化や対イオン誘起プロセスが支配的となります。反応経路は相（気相か凝縮相か）、対イオン、および配位環境に大きく依存します。
同位体組成
安定同位体
元素シリコンは通常、安定同位体\(\mathrm{^{28}Si}\)、\(\mathrm{^{29}Si}\)、\(\mathrm{^{30}Si}\)で存在します。マクロサンプルの\(\mathrm{Si}_2^{+}\)の同位体組成は、同位体濃縮または分離が行われていない限り、原料シリコンの同位体分布を反映します。
放射性同位体
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
熱力学パラメータ
熱容量および関連データ
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
エンタルピーおよびギブスエネルギー
現時点のデータには、この物性の実測値はありません。
識別子および別名
登録番号およびコード
- 分子式：\(\mathrm{Si}_2^{+}\)（Si2+として記載）
- 分子量：\(56.17\,\mathrm{g}\,\mathrm{mol}^{-1}\)（56.17として記載）
- 正確質量／単一同位体質量：55.95385307
- 形式電荷：1
- SMILES： [Si][Si+]
- InChI： InChI=1S/Si2/c1-2/q+1
- InChIKey： MEMLCQNRJARANC-UHFFFAOYSA-N
- ChEBI識別子： CHEBI:30591
- Wikidata識別子： Q27113885
- 内部化合物識別子（CID）：16019982
SMILESおよびInChI文字列はケモインフォマティクス用途のプレーンテキスト識別子として提示しています。
別名および一般名称
登録者提供の別名には以下が含まれます： - disilicon(1+) - CHEBI:30591 - RefChem:1083826 - lambda1-silanylsilicon(1+) - Si2(+) - Si2 - Q27113885
産業および商用用途
主な利用分野
現時点では簡潔な用途概要はありませんが、実際には上記の一般的性質に基づいて本物質は選択されます。
しかしクラスターとしての陽イオン性シリコンは、基礎的なクラスター科学、半導体プロセスプラズマ、気相イオン化学、およびシリコン含有イオンやクラスター形成が見られる分析用質量分析の分野で関連性があります。
典型的な用途例
- 気相分光法や質量分析を用いたシリコンクラスターの電子構造および結合の基礎研究。
- プラズマ支援薄膜堆積や化学気相堆積プロセスに関連するイオン−分子反応速度論および機構解析におけるモデル系。
- イオン化やスパッタリング時に一過性種として観察されるシリコン陽イオンを対象とした分析領域。
安全性と取り扱いの概要
保管および取り扱い上の注意点
反応性が高く電子不足のケイ素カチオンである\(\mathrm{Si}_2^{+}\)は、通常、制御された装置内（例：気相イオン源、プラズマリアクター）で生成・検出されます。反応性のケイ素種に関する一般的な取扱原則としては、可能な限り空気や水分への曝露を避け（不活性雰囲気技術の使用）、閉鎖系外での自由イオン種の発生を最小限に抑え、低圧または制御雰囲気下での運転を目的とした装置を使用することが挙げられます。この種の物質を管理されていないバルク状態で保管または取り扱うことは避けてください。荷電ケイ素クラスターを生成・操作する際は、適切な封じ込めとプロセス管理が必要です。
詳細な危険性情報、輸送および規制情報については、製品固有の安全データシート（SDS）および現地の法規制を参照してください。
職業上の曝露および保護措置
職場管理は、反応性ガス／イオン源および粒子／スパッタ物質に関する標準的な産業衛生管理を遵守する必要があります：イオン化源の局所排気または封じ込め、曝露防止のための工学的管理措置、適切な手袋、保護眼鏡、実験用コートなどの個人用保護具の使用が推奨されます。反応性ケイ素含有エアロゾルや凝縮物の吸入および皮膚接触を避けてください。加圧ガスシステム、真空・プラズマ装置、およびイオン源の取り扱いに関する訓練をオペレーターに施すことが推奨されます。
