《硅無機非金屬材料》參考課件4

第4章材料家族中的元素CPU硅芯片的使用材料是人類生產(chǎn)和生活的重要物質(zhì)基礎,是衡量一個國家科技和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志之一.第1節(jié)硅無機非金屬材料硅的化合物的使用在生活中常?？梢砸姷?，如石英，玻璃，水晶。遠古時代人類就已經(jīng)開始和使用陶瓷。但硅的單質(zhì)直到18世紀上半葉有科學家制備出。硅發(fā)*展史硅的分布與存在存在：沒有游離態(tài)，只有化合態(tài)。

分布：在地殼中居第二位。構(gòu)成礦物和巖石的主要成分。OSiAlFe地殼中元素含量前四位一、單質(zhì)硅與半導體材料物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)與金剛石相似，故物理性質(zhì)相似晶體硅1、灰黑色，有金屬光澤，硬而脆的固體。2、熔,沸點高、硬度大。3、晶體硅是良好的半導體。備注：常溫下，除氟氣、氫氟酸和強堿外，一般不與其他物質(zhì)反應?；瘜W性質(zhì)——不活潑(1)加熱時：與O2，Cl2反應Si+O2==SiO2△（2）硅的制備SiO2+2C===Si+2CO高溫硅的提純Si+2Cl2＝SiCl4△SiCl4+2H2＝Si+4HCl△硅的用途

硅除作為半導體材料用來制集成電路、晶體管、硅整流器外，還可制造太陽能電池，硅合金等。硅合金用于制造變壓器、耐酸設備等。石英瑪瑙水晶二、二氧化硅與光導纖維

物理性質(zhì)：

SiO2

主要是由硅原子和氧原子構(gòu)成，不溶于水，熔點高、硬度大。結(jié)構(gòu)與金剛石相似，故物理性質(zhì)相似CO2與堿反應2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O與堿性氧化物反應與水反應CO2+H2O=H2CO3與酸反應

不反應CO2+Na2O===Na2CO3知識回顧：CO2性質(zhì)二氧化硅化學的性質(zhì)（1）酸性氧化物：與強堿發(fā)生反應。2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O硅酸鈉：硅酸鈉的水溶液稱水玻璃具有粘性，故不能用磨口玻璃塞盛堿性溶液，見光易分解的物質(zhì)——棕色瓶。如：AgBr,HClO等

強氧化性溶液不能用橡膠塞，應該用玻璃塞。如：濃HNO3,KMnO4等液封法保存的物質(zhì)。鈉——煤油,液溴——水

（4）玻璃雕刻：常溫與氫氟酸反應4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O（反應進行的實質(zhì)：平衡移動）（2）與堿性氧化物：SiO2+CaO===CaSiO3高溫（3）與水的反應SiO2不與水反應（沙子不溶于水）二氧化硅的用途制寶石儀器(化學光學)鐘表光纜建筑材料等光纖光纜普通電纜每根光纖可同時通過10億路電話8管同軸電纜每條通話1800路原料來源廣資源較少質(zhì)量輕，不怕腐蝕

鋪設方便質(zhì)量重，怕腐蝕抗電磁干擾，保密性好，

不發(fā)生電輻射不抗電磁干擾，發(fā)生電輻射三、硅酸鹽與無機非金屬材料H2SiO3不溶于水的酸，酸性比H2CO3弱Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3

（硅酸是溶于水的酸，故不能直接溶于水制得

）硅酸鹽：一般是由硅，氧，金屬組成的化合物（1）硅酸鹽的表示通常氧化物的形式來表示其組成。表示方法：金屬氧化物在前，再寫SiO2，最后寫H2O；氧化物之間用“·”隔開。例：Na2SiO3可以寫成Na2O·SiO2制備:Na2SiO3+HCl=2NaCl+H2SiO3

（2）硅酸鹽的工業(yè)產(chǎn)物玻璃傳統(tǒng)的無機材料原料：純堿石灰石石英設備：玻璃熔爐條件：高溫熔融主要反應：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高溫CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高溫主要成分：硅酸鈉，硅酸鈣，二氧化硅

（沒有一定的熔點）有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物如:藍色氧化鈷(Co2O3)

紅色氧化亞銅(Cu2O)有色玻璃鋼化玻璃鋼化玻璃:普通玻璃加熱熔化急速冷卻，強度為普通玻璃4-6倍，不易破碎，即使破碎了，碎塊也沒有尖銳是棱角。水泥原料：黏土，石灰石，石膏設備：水泥回轉(zhuǎn)窯條件：煅燒主要成分：3CaO·SiO2硅酸三鈣

2CaO·SiO2硅酸二鈣

3CaO·Al2O3鋁酸三鈣(水硬性)名稱水泥砂漿原料水泥沙子水用途建筑粘合劑混凝土水泥沙子碎石建造廠房鋼筋混凝土鋼筋混凝土建造高樓橋梁水壩幾種常見的水泥制品原料：黏土條件：高溫煅燒瓷器人類應用最早的硅酸鹽材料描述景德鎮(zhèn)陶瓷有這樣一句話：薄如紙，聲如磬，色如玉。景德鎮(zhèn)是著名的瓷都,而陶瓷又起源于中國.青花瓷高溫結(jié)構(gòu)陶瓷在航天事業(yè)的運用原因是因為它具有耐高溫，耐氧化，超強，超硬的特點。它可以在各種的環(huán)境下使用。同時也是造汽車發(fā)動機，噴氣發(fā)動機的理想材料，大大提高能源的利用率。高溫結(jié)構(gòu)陶瓷幾種新型陶瓷材料

生物陶瓷這種陶瓷強度大，韌性好，與人體親和力好。是目前人體骨骼和牙齒的重要移植材料。在這一領域，我國處于領先水平。

壓電陶瓷安放在打火機中的壓電陶瓷，一經(jīng)敲打就產(chǎn)生電火花，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。硅元素單質(zhì)硅F2，HF，NaOH

加熱能與某些非金屬單質(zhì)反應（O2、Cl2）O2二氧化硅是光