硅的化合物的性质

硅的化合物的性质 (一)二氧化硅1.物理性质天然二氧化硅分为晶体二氧化硅和无定型二氧化硅两大类。天然的晶体二氧化硅俗名“石英”，或叫“水晶”，是透明的六方柱状固体；无定型二氧化硅主要有硅藻土等。二氧化硅固体硬度大，熔沸点高，不导电，难溶于水。2.结构晶体二氧化硅是硅原子与氧原子以共价键形成的空间立体网状结构，属于原子晶体。1个硅原子与4个氧原子结合，1个氧原子与2个硅原子结合；因此，硅原子与氧原子的个数比为:SiO12，是化学式，物质中并没有“SiO?2”分子；1mol二氧化硅晶体中含有:4molSiO键、1mol硅原子和2mol氧原子。二氧化硅晶体的平面结构示意图如下所示：但二氧化硅晶体实际并非平面结构，而是一个空间立体网状结构。二氧化硅晶体中的SiO键能很大，因而二氧化硅的性质十分稳定。3.化学性质二氧化硅是硅酸的酸酐，因此二氧化硅被称为硅酸酐，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性（二氧化硅不能与水反应生成硅酸）。A.与强碱反应：SiO?22NaOHNa?2SiO?3H?2O。B.与碱性氧化物反应：CaOSiO?2高温CaSiO?3，Na?2OSiO?2高温Na?2SiO?3。C.与盐反应：CaCO?3SiO?2高温CaSiO?3?CO?2，Na?2CO?3SiO?2高温Na?2SiO?3CO?2。(二)硅酸和原硅酸1.硅酸（H?2SiO?3）物理性质：硅酸为白色、粉末状固体，难溶于水。化学性质：A.弱酸性。硅酸是酸性比碳酸还弱的弱酸，不能使指示剂变色，但具有酸的部分性质。例如，a.分步电离：H?2SiO?3HSiO?3H?，HSiO?-?3SiO?2?-?3H?。注意：硅酸的第一步电离就十分微弱，第二步电离更加微弱，几乎难以进行。因此，硅酸的酸性极弱。b.与强碱反应：H?2SiO?32NaOHNa?2SiO?32H?2O。B.不稳定性。硅酸很不稳定，受热就能分解。注意：硅酸不能由其酸酐二氧化硅直接与水反应生成，但硅酸受热分解可以生成二氧化硅；因此，二氧化硅仍然是硅酸的酸酐。硅酸是由可溶性硅酸盐与酸反应生成，如Na?2SiO?3CO?2H?2OH?2SiO?3Na?2CO?3。2.原硅酸（H?4SiO?4）物理性质：原硅酸为白色、胶状固体，难溶于水。化学性质：A.弱酸性。原硅酸也是酸性比碳酸还弱的弱酸，不能使指示剂变色，但具有酸的部分性质。B.不稳定性。原硅酸很不稳定，在空气中放置较长时间或受热就能分解生成硅酸，反应为H?4SiO?4H?2SiO?3H?2O，如果继续加热硅酸也能分解：H?2SiO?3SiO?2H?2O。注意：硅酸与原硅酸在组成上相差一个水分子，这同磷酸和偏磷酸的关系相似，按照通常的命名方法，“H?4SiO?4”应叫硅酸，“H?2SiO?3”应叫偏硅酸，但因“H?4SiO?4”极不稳定，很难长时间存在，所以，“H?4SiO?4”就叫原硅酸，“H?2SiO?3”叫硅酸。另外，可溶性硅酸盐与较强的酸反应，最初生成的是原硅酸，如Na?2SiO?32HClH?2O?H?4SiO?42NaCl；生成的原硅酸分解后才生成硅酸。(三)硅酸盐硅酸、原硅酸以及由它们缩水生成的各种酸对应的盐通称为硅酸盐。硅酸盐中，除碱金属对应的硅酸盐能溶于水之外，其他的硅酸盐都难溶于水。硅酸钠是最常见的可溶性硅酸盐，其水溶液?酌?水玻璃；水玻璃是无色黏稠的液体，是矿物胶，具有很强的黏合性，用作黏合剂、防腐剂和耐火材料。硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的5左右。硅酸盐种类繁多，结构复杂。习惯上用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，通式为?a?M?x?O?y?b?SiO?2?c?H?2O（M为金属元素原子，?a、b、c?为自然数，当金属氧化物有多种时，按照K?2O、Na?2O、CaO、MgO、Al?2O?3等的顺序排列）；但是不能认为硅酸盐就是由金属氧化物、二氧化硅和水按照一定比例组成的。例如，硅酸钠：Na?2SiO?3，写作Na?2O?SiO?2。镁橄榄石