硅和二氧化硅简介

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1、1硅（Si）硅 gu（台湾、香港称矽 x）是一种化学元素，它的化学符号是 Si，旧称矽。原子序数 14，相对原子质量 28.09，有无定形硅和晶体硅两种同素异形体，属于 元素周期表上 IVA 族的类金属元素。硅也是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的 25.7%，仅次于第一位的氧（49.4%）。 目录 原 子硅 元 素硅 总体特性 硅的用途 缺乏症 高硅症 工业制取 纯硅 原子硅硅 原 子 位 于 元 素 周 期 表 第 IV 主 族

2、， 它 的 原 子 序 数 为 Z=14， 核 外 有 14个 电 子 。 电 子 在 原 子 核 外 ， 按 能 级 由 低到 高 ， 由 里 到 外 ， 层 层 环 绕 ， 这 称 为 电子 的 壳 层 结 构 。 硅 原 子 的 核 外 电 子 第 一层 有 2 个 电 子 ， 第 二 层 有 8 个 电 子 ，达 到 稳 定 态 。 最 外 层 有 4 个 电 子 即 为 价 电 子 ， 它 对 硅 原 子 的 导 电 性 等 方 面 起 着 主 导 作用 。正 因 为 硅 原 子 有 如 此 结 构 ， 所 以 有 其 一 些 特 殊 的 性 质 ： 最 外 层 的 4 个 价 电

3、子 让硅 原 子 处 于 亚 稳 定 结 构 ， 这 些 价 电 子 使 硅 原 子 相 互 之 间 以 共 价 键 结 合 ， 由 于 共 价 键 比 较结 实 ， 硅 具 有 较 高 的 熔 点 和 密 度 ； 化 学 性 质 比 较 稳 定 ， 常 温 下 很 难 与 其 他 物 质 （ 除 氟 化氢 和 碱 液 以 外 ） 发 生 反 应 ； 硅 晶 体 中 没 有 明 显 的 自 由 电 子 ， 能 导 电 ， 但 导 电 率 不 及 金 属2， 且 随 温 度 升 高 而 增 加 ， 具 有 半 导 体 性 质 3。 高纯硅电子转 移.MP4元素硅元 素 描 述 ： 晶 体 硅 为

4、 灰 黑 色 ， 无 定 形 硅 为 黑 色 密 度 2.32-2.34g/cm3 熔 点 1410 ， 沸 点 2355 属 于 原 子 晶 体 ， 硬 而 有 金 属 光 泽 ， 有 半 导体 性 质 具 有 金 刚 石 的 晶 体 结 构 ， 电 离 能 8.151 电子 伏 特 。 晶 体 硅 的 结 构 .flv 化 学 性 质 ： 在 常 温 下 ， 除 氟 化 氢 以 外 ， 很 难 与 其 他 物 质 发 生 反 应 ， 在 高 温 下 能 与氧 气 等 多 种 元 素 化 合 ， 不 溶于 水 、 硝 酸 和 盐 酸 ， 溶 于 氢氟 酸 和 碱 液 。 2加 热 下 能 同

5、单 质 的 卤 素 、 氮 、 碳 等 非 金属 作 用 ， 也 能 同 某 些 金 属 如Mg、 Ca、 Fe、 Pt 等 作 用 生成 硅 化 物 。元 素 来 源 ：用 镁 还 原 二 氧 化 硅 可 得 无 定 形 硅 。 用 碳 在 电 炉 中 还 原 二 氧 化 硅 可 得 晶 体 硅 。 电 子 工业 中 用 的 高 纯 硅 则 是 用 氢 气 还 原 三 氯 氢 硅 或 四 氯 化 硅 而 制 得 。元 素 用 途 ：用 于 制 造 高 硅 铸 铁 、 硅 钢 等 合 金 ， 有 机 硅 化 合 物 和 四 氯 化硅 等 ； 单 晶 硅 是 一 种 重 要 的 半 导 体 材

6、料 ； 掺 有 微 量 杂 质 得 硅 单晶 可 用 来 制 造 大 功 率 的 晶 体 管 ， 整 流 器 和 太 阳能 电 池 等 。 阳 光 屋 顶 可 发 电 .mp4元 素 辅 助 资 料 ：硅钢合金3硅 在 地 壳 中 的 含 量 是 除 氧 外 最 多 的 元 素 。 如 果 说 碳 是 组 成 一 切 有 机 生 命 的 基 础 ，那 么 硅 对 于 地 壳 来 说 ， 占 有 同 样 的 位 置 ， 因 为 地 壳 的 主 要 部 分 都 是 由 含 硅 的 岩 石 层 构成 的 。 这 些 岩 石 几 乎 全 部 是 由 硅 石 和 各 种 硅 酸 盐 组 成 。长 石 、

7、 云 母 、 黏 土 、 橄 榄 石 、 角 闪 石 等 等 都 是 硅 酸 盐 类 ； 水 晶 、 玛 瑙 、 碧 石 、 蛋 白石 、 石 英 、 砂 子 以 及 燧 石 等 等 都 是 硅 石 。 但 是 ， 硅 与 氧 、 碳 不 同 ， 在 自 然 界 中 没 有 单 质状 态 存 在 。 这 就 注 定 它 的 发 现 比 碳 和 氧 晚 。拉 瓦 锡 曾 把 硅 土 当 成 不 可 分 割 的 物 质 元 素 。1823 年 ， 贝 采 里 乌 斯 将 氟 硅 酸 钾 （ K2SiF6） 与 过 量 金 属 钾 共 热 制 得 无 定 形 硅 。尽 管 之 前 也 有 不 少 科

8、 学 家 也 制 得 过 无 定 形 硅 ， 但 直 到 贝 采 里 乌 斯 将 制 得 的 硅 在 氧 气 中燃 烧 ， 生 成 二 氧 化 硅 硅 土 ， 硅 才 被 确 定 为 一 种 元 素 。 硅 被 命 名 为 silicium， 元 素符 号 是 Si。太阳能电池4常 用 方 程 式Si + 2OH- + H2O = SiO32- + 2H2 硅 与 氢 氧 化 钠 反 应 .mp4SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2OSiO32- + 2NH4+ + H2O = H4SiO4 + 2NH3SiO32- + CO2 + 2H2O = H4SiO4+ CO32-SiO

9、32- + 2H+ =H2SiO3SiO32- + 2H+ + H2O = H4SiO4 硅 酸 的 制 取 .flvH4SiO4 =H2SiO3 + H2O3SiO32- + 2Fe3+ = Fe2(SiO3)33SiO32- + 2Al3+ = Al2(SiO3)3Na2CO3 + SiO2 =高 温 = Na2SiO3 + CO2 总体特性元 素 属 性名 称 ： 硅符 号 ： Si序 号 ： 14 系 列 ： 类 金 属 族 ： IVA 族周 期 ： 3元 素 分 区 ： p 密 度 ： 2330 kg/m3硬 度 ： 36.5 颜 色 和 外 表 ： 深 灰 色 、带 蓝 色 调 地

10、 壳 含 量 ： 25.7% 2原 子 属 性原 子 量 ： 28.0855 原 子 量 单 位 原 子 半 径 ： （ 计 算 值 ） 110（ 111） pm 共 价 半 径 ： 111 pm 范 德 华 半 径 ： 210 pm 价 电 子 排 布 ： 氖 3s23p2 5电 子 在 每 能 级 的 排 布 ： 2， 8， 4 氧 化 性 （ 氧 化 物 ） ： 4（ 两 性 的 ） 晶 体 结 构 ： 面 心 立 方 2物 理 属 性物 质 状 态 ： 固 态 熔 点 ： 1687 K（ 1414 C） 沸 点 ： 3173 K（ 2900 C） 摩 尔 体 积 ： 12.0610-6

11、m3/mol 汽 化 热 ： 384.22 kJ/mol 熔 化 热 ： 50.55 kJ/mol 蒸 气 压 ： 4.77 帕 （ 1683K） 2化 学 性 质分 类 ： 纯 净 物 化 合 物 氧 化 物 非 金 属 氧 化 物 酸 性 氧 化 物性 质 ： 可 与 氧 气 反 应 ： Si+O2=( )SiO2只 与 氢 氟 酸 反 应 ： Si+4HF=SiF4+H2 可 与 碱 反 应 ： Si + 2OH-+H2O= SiO32- + 2H2其 他 性 质电 负 性 ： 1.90（ 鲍 林 标 度 ） 比 热 ： 700 J/(kgK) 电 导 率 ： 2.5210-4 /(米

12、欧 姆 ) 热 导 率 ： 148 W/(mK) 第 一 电 离 能 786.5 kJ/mol 第 二 电 离 能 1577.1 kJ/mol 第 三 电 离 能 3231.6 kJ/mol 第 四 电 离 能 4355.5 kJ/mol 第 五 电 离 能 16091 kJ/mol 第 六 电 离 能 19805 kJ/mol 第 七 电 离 能 23780 kJ/mol 第 八 电 离 能 29287 kJ/mol 第 九 电 离 能 33878 kJ/mol 第 十 电 离 能 38726 kJ/mol 2 硅的用途 硅的用途.mp4 、 高 纯 的 单 晶 硅 是 重 要 的 半 导

13、体 材 料 。在 单 晶 硅 中 掺 入 微 量 的 第 IIIA 族 元 素 ， 形 成p 型 硅 半 导 体 ； 掺 入 微 量 的 第 VA 族 元 素 ， 形6成 n 型 和 p 型 半 导 体 结 合 在 一 起 ， 就 可 做 成太 阳 能 电 池 ， 将 辐 射 能 转 变 为 电 能 。 在 开 发能 源 方 面 是 一 种 很 有 前 途 的 材 料 。 另 外 广 泛应 用 的 二 极 管 、 三 极 管 、 晶 闸 管 和 各 种 集 成电 路 （ 包 括 我 们 计 算 机 内 的 芯 片 和 CPU)都是 用 硅 做 的 原 材 料 。 2 、 金 属 陶 瓷 、 宇

14、 宙 航 行 的 重 要 材 料 。 将 陶 瓷 和 金 属混 合 烧 结 ， 制 成 金 属 陶 瓷 复 合 材 料 ， 它 耐 高 温 ， 富 韧 性 ，可 以 切 割 ， 既 继 承 了 金 属 和 陶 瓷 的 各 自 的 优 点 ， 又 弥 补了 两 者 的 先 天 缺 陷 。 可 应 用 于 军 事 武 器 的 制 造 。 第 一 架航 天 飞 机 “哥 伦 比 亚 号 ”能 抵 挡 住 高 速 穿 行 稠 密 大 气 时 摩 擦产 生 的 高 温 ， 全 靠 它 那 三 万 一 千 块 硅 瓦 拼 砌 成 的 外 壳 。 2 、 光 导 纤 维 通 信 ， 最 新 的 现 代 通

15、信 手 段 。 用 纯 二 氧化 硅 拉 制 出 高 透 明 度 的 玻 璃 纤 维 ， 激 光 在 玻 璃 纤维 的 通 路 里 ， 无 数 次 的 全 反 射 向 前 传 输 ， 代 替 了笨 重 的 电 缆 。 光 纤 通 信 容 量 高 ， 一 根 头 发 丝 那 么细 的 玻 璃 纤 维 ， 可 以 同 时 传 输 256 路 电 话 ， 它 还不 受 电 、 磁 干 扰 ， 不 怕 窃 听 ， 具 有 高 度 的 保 密 性。 光 纤 通 信 将 会 使 21 世 纪 人 类 的 生 活 发 生 革 命性 巨 变 。 2 光 导 纤 维 .MP4 、 性 能 优 异 的 硅 有 机

16、 化 合 物 。 例 如 有 机 硅 塑料 是 极 好 的 防 水 涂 布 材 料 。 在 地 下 铁 道 四 壁 喷 涂有 机 硅 ， 可 以 一 劳 永 逸 地 解 决 渗 水 问 题 。 在 古 文 物 、 雕 塑 的 外 表 ， 涂 一 层 薄 薄 的 有 机硅 塑 料 ， 可 以 防 止 青 苔 滋 生 ， 抵 挡 风 吹 雨 淋 和 风 化 。 天 安 门 广 场 上 的 人 民 英 雄 纪 念 碑， 便 是 经 过 有 机 硅 塑 料 处 理 表 面 的 ， 因 此 永 远 洁 白 、 清 新 。 有 机 硅 制 品 .FLV有 机 硅 化 合 物 ， 是 指 含 有 Si-O 键 、 且 至 少 有 一 个