硅与二氧化硅

第四章材料家族中的元素,第一节硅无机非金属材料,美国的硅谷“斯坦福科研工业区”是美国电子和计算机工业中心，位于美国西海岸加利福尼亚州北部旧金山南郊，圣克拉拉县和圣胡安两城之间的一条长公里，宽公里的长条形地带上。由于它集中了全世界0以上的著名半导体公司，而半导体的基本元件是硅片，所以该地区被称为“硅谷”。,硅谷siliconvalley,硅元素(silicon)在地壳中的含量,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26.3%,1、存在：没有游离态，只有化合态，主要存在形式为二氧化硅与硅酸盐。2、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。,单质硅的物理性质,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。硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。导电性介于导体和绝缘体之间。,硅单质,硅的化学性质,常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、硫酸、硝酸等）起反应。在加热条件下，能跟一些非金属反应。,Si2NaOHH2ONa2SiO32H2Si4HFSiF42H2,硅的工业制法：,粗硅：,纯硅：,硅的用途,硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。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（4%）、耐酸性（15%）的合金。,电脑的中央处理器（CPU）,硅芯片的使用，使计算机的体积已缩小到笔记本一样大小了。,大规模集成电路,太阳能电池,水晶,晶体二氧化硅,玛瑙,玛瑙,二氧化硅,二氧化硅广泛存在于自然界中，是沙子、石英的主要成分。纯净的二氧化硅晶体又称水晶。SiO2是由硅原子与氧原子构成的。物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水,二氧化硅化学性质,是酸性氧化物,SiO2+2OH-=SiO32-+H2O,SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O,SiO2+4HF=SiF4+2H2O,玻璃花雕刻工艺和我们化学有什么深厚的合作关系？,弱氧化性,特性：与氢氟酸反应,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？,防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起。,光学纤维胃镜,光导纤维是一种利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝，简称光纤。,二氧化硅用途光导纤维、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。,硅酸盐,硅酸盐结构复杂的固态化合物，一般都不溶于水。,1.含义：硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称,硅酸盐的表示方法：,化学式法：,氧化物法：,硅酸钠：Na2SiO3,硅酸钙：CaSiO3,硅酸钠：Na2OSiO2,硅酸钙：CaOSiO2,最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3）白色固体，易溶于水，其水溶液是一种无色粘稠状的液体，俗称为水玻璃、泡花碱。硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作肥皂填料、木材防火剂等。,硅酸钠（Na2SiO3）,无机金属材料,1玻璃生产普通玻璃的主要原料：纯碱、石灰石、石英生产普通玻璃的主要反应原理Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2无一定的熔点，只在某一温度范围内逐渐软化。在软化状态时，玻璃可以制成任何形状的制品。,高温,高温,水泥,水泥特性水硬性：水泥跟水掺合搅拌、静置后变硬的特性。发生的变化属于物理变化；主要原料是石灰石和黏土；普通水泥的主要成分：硅酸三钙（3CaOSiO2）、硅酸二钙（2CaOSiO2）、铝酸三钙（3CaOAl2O3）等；混凝土和钢筋混凝土：水泥、沙子、碎石的混合物叫混凝土，混凝土常用钢筋做结构即钢筋混凝土。,新型陶瓷,高温结构陶瓷：如氮化硅（Si3N