硅與二氧化硅

第四章材料家族中的元素第一節(jié)硅無(wú)機(jī)非金屬材料

美國(guó)的硅谷——“斯坦福科研工業(yè)區(qū)”是美國(guó)電子和計(jì)算機(jī)工業(yè)中心，位于美國(guó)西海岸加利福尼亞州北部舊金山南郊，圣克拉拉縣和圣胡安兩城之間的一條長(zhǎng)４８公里，寬１６公里的長(zhǎng)條形地帶上。由于它集中了全世界９0％以上的著名半導(dǎo)體公司，而半導(dǎo)體的基本元件是硅片，所以該地區(qū)被稱為“硅谷”。硅谷siliconvalley硅元素(silicon)在地殼中的含量氧48.6%硅26.3%鋁7.73%鐵4.75%鈣3.45%鈉2.74%鉀2.47%鎂2.00%氫0.16%其他1.20%硅26.3%1、存在：沒(méi)有游離態(tài)，只有化合態(tài)，主要存在形式為二氧化硅與硅酸鹽。2、分布：自然界中分布廣泛，在地殼中居第二位，僅次于氧。是構(gòu)成礦物和巖石的基本元素。單質(zhì)硅的物理性質(zhì)單質(zhì)硅有晶體硅和無(wú)定形硅兩種。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體。硅的結(jié)構(gòu)類似于金剛石，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)都很高，硬度大。導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間。硅單質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)常溫下，化學(xué)性質(zhì)不活潑，除氟氣、氫氟酸和強(qiáng)堿外，硅不跟其他物質(zhì)（如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等）起反應(yīng)。在加熱條件下，能跟一些非金屬反應(yīng)。Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑

Si＋O2SiO2Si＋2Cl2SiCl4硅的工業(yè)制法：

粗硅：

純硅：2C+SiO2===Si+2CO↑高溫Si+2Cl2====SiCl4SiCl4+2H2===Si+4HCl高溫硅的用途硅是一種重要的非金屬單質(zhì)，它的用途非常廣泛。作為良好的半導(dǎo)體材料，硅可用來(lái)制造集成電路、晶體管、硅整流器等半導(dǎo)體器件，還可以制成太陽(yáng)能電池，可制成有良好導(dǎo)磁性（4%）、耐酸性（15%）的合金。電腦的中央處理器（CPU）硅芯片的使用，使計(jì)算機(jī)的體積已縮小到筆記本一樣大小了。大規(guī)模集成電路太陽(yáng)能電池水晶晶體二氧化硅瑪瑙瑪瑙二氧化硅二氧化硅廣泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。純凈的二氧化硅晶體又稱水晶。SiO2是由硅原子與氧原子構(gòu)成的。物理性質(zhì)：硬度大、熔點(diǎn)高、難溶于水二氧化硅化學(xué)性質(zhì)SiO2+CaO===CaSiO3

高溫

是酸性氧化物SiO2+2OH-

==

SiO3

2-+H2OSiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF==SiF4

+2H2O玻璃花雕刻工藝和我們化學(xué)有什么深厚的合作關(guān)系？

弱氧化性特性：與氫氟酸反應(yīng)2C+SiO2===Si+2CO↑高溫實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道為什么嗎？

防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。光學(xué)纖維胃鏡光導(dǎo)纖維是一種利用光的全反射作用來(lái)傳導(dǎo)光線的透明度極高的細(xì)絲，簡(jiǎn)稱光纖。二氧化硅用途光導(dǎo)纖維、電子工業(yè)重要部件、光學(xué)儀器、耐高溫化學(xué)儀器。利用石英晶體制造石英電子表、石英鐘等。硅酸鹽硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜的固態(tài)化合物，一般都不溶于水。1.含義：硅酸鹽是由硅、氧和金屬元素組成的化合物的總稱

硅酸鹽的表示方法：①化學(xué)式法：②氧化物法：硅酸鈉：Na2SiO3硅酸鈣：CaSiO3硅酸鈉：Na2O·

SiO2硅酸鈣：CaO·SiO2最簡(jiǎn)單的硅酸鹽是硅酸鈉（Na2SiO3）白色固體，易溶于水，其水溶液是一種無(wú)色粘稠狀的液體，俗稱為水玻璃、泡花堿。硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕，可用作肥皂填料、木材防火劑等。硅酸鈉（Na2SiO3）無(wú)機(jī)金屬材料1玻璃生產(chǎn)普通玻璃的主要原料：純堿、石灰石、石英生產(chǎn)普通玻璃的主要反應(yīng)原理Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑無(wú)一定的熔點(diǎn)，只在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化。在軟化狀態(tài)時(shí)，玻璃可以制成任何形狀的制品。高溫高溫水泥水泥特性——水硬性：水泥跟水摻合攪拌、靜置后變硬的特性。發(fā)生的變化屬于物理變化；主要原料是石灰石和黏土；普通水泥的主要成分：硅酸三鈣（3CaO?SiO2）、硅酸二鈣（2CaO?SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO?Al2O3）等；混凝土和鋼筋混凝土：水泥、沙子、碎石的混合物叫混凝土，混凝土常用鋼筋做結(jié)構(gòu)即鋼筋混凝土。新型陶瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如