无机非金属材料的主角-硅.ppt

高一化学课件,第四章 非金属及其化合物,发现: 非金属位于元素周期表的什么位置?,它们与人类的生存环境、生活和生产有何关系?,1 无机非金属材料的主角-硅,一、硅的原子结构、单质及用途、存在,二、二氧化硅和硅酸,三、硅酸盐,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅的化合物构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤,约占地壳质量的90%以上.,硅的分布与存在,存在：没有游离态，只有化合态 分布：自然界中分布广泛，在地壳中居第二位，仅次于氧。是构成矿物和岩石的基本元素。,一、硅,1 、硅的原子结构,元素周期表: 第三周期第A族,碳是构成有机物的主要元素,硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.,碳族元素在元素周期表中的位置,C Si Ge Sn Pb,A,周期,硅单质,硅的性质,2、硅单质,硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。,晶体硅的结构类似于金刚石，熔点(1410)和沸点都很高，硬度大。,导电性介于导体和绝缘体之间。,常温下硅单质的化学性质不活泼,物理性质,原因,硅的工业制法,硅在元素周期表中处于金属与非金属的过度位置。 作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还可以制成太阳能电池，可制成有良好导磁性、耐酸性的合金。,硅的用途 P68,半导体晶体管及芯片的出现,促进了信息技术革命.,大规模集成电路,太阳能电池,二、二氧化硅和硅酸,存在形式,1.二氧化硅(SiO2),硅石(天然),结晶形,无定形,约占地壳质量的12%,科学视野,纯净的SiO2晶体叫做水晶。,石英,具有彩色环带状或层状的叫玛瑙,二氧化硅,因为在二氧化硅晶体中，每一个硅Si周围结合4个O；同时每个O与2个Si结合。因此它是Si与O按1 ：2的原子个数比组成的具有空间网状结构的晶体。,SiO4四面体不仅存在于SiO2晶体中,而且存在于所有硅酸盐矿石中.,决定了SiO2具有优良的物理和化学性质P63,存在广泛、应用广泛的二氧化硅:,用途：制光导纤维、电子工业重要部件、光学仪器、耐高温化学仪器、。利用石英晶体制造石英电子表、石英钟等。,思考与交流,P64,物理性质:_,化学稳定性:_,硬度大、熔点高、难溶于水,很稳定,二氧化硅与二氧化碳的比较,均属于酸性氧化物,CO2 CaOCaCO3,CO2 2NaOH Na2CO3+H2O,SiO2 2NaOH Na2SiO3+H2O,CO2 H2OH2CO3,不反应,二氧化硅的化学性质,可以与碱和碱性氧化物反应 与氢氟酸反应（腐蚀玻璃）,SiO2 2OHSiO32H2O,SiO2 + 4HF =SiF4 + 2H2O,讨论： 为什么实验室中盛放碱液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞?,SiO2 2OHSiO32H2O,因为碱液会跟玻璃塞中的SiO2反应，生成的硅酸盐会把试剂瓶和玻璃塞粘连在一起。,1.硅酸（H2SiO3）,硅酸（H2SiO3）: 很弱的酸（酸性比碳酸还弱），溶解度很小,如何制得硅酸？,能用SiO2与水反应制得吗？ 为什么？,由于SiO2不容于水，所以硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。,实验4-1,溶液呈红色,加入盐酸溶液红色变浅并接近消失时,有透明的硅酸凝胶产生.,硅酸是通过可溶性硅酸盐与其它酸反应制得的。,硅胶的制取和用途 P64-65,三、硅酸盐,硅酸盐是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,结构复杂,一般不溶于水,化学性质很稳定,硅酸钠（Na2SiO3),其水溶液俗称水玻璃,实验4-2,作木材防火剂,作肥皂填料 黏胶剂,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,P66,土壤与Si及Al的关系,硅酸钠可用作肥皂填料、木材防火剂及黏胶剂。,科学视野,生物陶瓷,结构陶瓷,氧化铝陶瓷,氮化硅陶瓷,硅酸盐组成表示,资料卡片,硅酸钠（Na2S