第一节 无机非金属材料的主角.ppt

无机非金属材料的主角 硅 硅元素在地壳中的含量 硅在自然界中 只有化合态存在 硅的氧化物及硅酸盐 约占地壳质量 以上 山石 海滩 沙漠 紫水晶 玛瑙 石英 水晶 一 二氧化硅 1 存在 二氧化硅广泛存在于自然界中 与其他矿物共同构成了岩石 在自然界中有较纯的水晶 含有少量杂质的石英 玛瑙和普遍存在的沙子 还有无定形的硅藻土 自然界中的二氧化硅晶体 2 结构 在SiO2晶体中 1个硅原子结合4个氧原子 每个氧原子结合2个硅原子 SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1 2的比例组成的立体网状的晶体 3 物理性质 熔点高 硬度大 不溶于水4 化学性质 1 是酸性氧化物 但不与水反应 2 与碱性氧化物反应SiO2 CaOCaSiO3 3 与强碱溶液反应SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高温 问题 实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 你知道为什么吗 解释 防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成黏性强的Na2SiO3 使瓶塞和瓶口粘在一起 4 与氢氟酸反应SiO2 4HF SiF4 2H2O因此氢氟酸只能用塑料瓶或铅制容器盛放 而不能使用玻璃容器 5 高温下 与碳反应 SiO2 2CSi 2CO 高温 6 高温下 与纯碱 石灰石反应 SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2 SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 以上是制普通玻璃的反应 5 用途 制玻璃 光导纤维 钟表部件 耐火材料 耐磨材料 高温 高温 二 硅酸和硅酸盐 1 硅酸 不溶于水 是一种白色粉末状的固体 1 是一种不溶于水的弱酸 酸性比碳酸弱 不能使紫色石蕊试液变红色 2 不稳定 受热易分解H2SiO3 SiO2 H2O 硅胶经脱水 形成硅酸干胶 称为 硅胶 硅胶是常用的干燥剂及催化剂的载体 3 与强碱反应 H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 4 制法 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 2 硅酸盐 1 含义 硅酸盐指的是硅 氧与金属元素 主要是铝 铁 钙 镁 钾 钠等 结合而成的化合物的总称 它在地壳中分布极广 是构成多数岩石 如花岗岩 和土壤的主要成分 自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的95 2 硅酸盐结构复杂 常用氧化物的形式表示 格式为 活泼金属氧化物 较活泼金属氧化物 二氧化硅 水 例如 高岭土 Al2H4Si209A1203 2SiO2 2H20石棉 Mg3CaSi4012CaO 3MgO 4Si02白云母 KAl3Si3O10 OH 2K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 3 硅酸盐材料 以天然硅酸盐为主要原料 经过高温处理制成各种硅酸盐材料包括玻璃 陶瓷 水泥 砖瓦 耐火材料 搪瓷 玻璃纤维 铸石 磨料 耐高温无机涂料等 三 硅 1 存在 地壳中含量仅次于氧 只有化合态存在 一般以SiO2和硅酸盐的形式存在 2 硅的物理性质 晶体硅是灰黑色有金属光泽 硬而脆的固体 是良好的半导体材料 熔沸点高 硬度大 芯片 是在硅板上集合多种电子元器件实现某种特定功能的电路模块 它是电子设备中最重要的部分 承担着运算和存储的功能 硅晶体结构示意图 Si原子 正四面体结构单元 3 化学性质 1 与O2 F2反应Si O2 SiO2Si 2F2 SiF4 2 与氢氟酸反应 Si 4HF SiF4 2H2 3 与强碱反应Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 4 用途 用来制造集成电路 晶体管等半导体器件 还可用来制成太阳能电池 硅的合金用来制造变压器铁芯 耐酸设备等 硅芯片 硅太阳能电池 5 制法 1