第四章第一节无机非金属材料的主角--Si

1、硅硅天然的天然的SiO2分分结晶形结晶形无定形无定形彩色彩色环带状或环带状或层状层状为玛瑙为玛瑙无色透明无色透明的为的为水晶水晶用途用途：现代光学及光纤制品现代光学及光纤制品的基本原料的基本原料二氧化硅的存在形式和用途二氧化硅的存在形式和用途SiO2晶体晶体基本基本结构结构单元单元是是四面体四面体若干个平面通过若干个平面通过O连接，连接，即即每个每个Si连接连接4个个O，每每个个O连连2个个SiSiO2晶体是由晶体是由Si和和O按按1:2的比例组成的的比例组成的立体网立体网状结构状结构决定了决定了SiO2是是不溶于不溶于水的固水的固体体SiO2的性的性质质物理性质：硬度大，熔沸物理性质：硬度大

2、，熔沸 点高，难溶于水点高，难溶于水化学性化学性质：质：与碱性氧化物：与碱性氧化物：SiO2+CaO=CaSiO3与碱反应：与碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O与酸反应：与酸反应：SiO2+HF=SiF4+2H2O高温高温氢氟酸是唯一能与氢氟酸是唯一能与SiO2反应的酸反应的酸说明说明SiO2是酸性是酸性氧化物氧化物硅酸硅酸H2SiO3硅酸硅酸H2SiO3是一种是一种白色固体白色固体,水中溶解度水中溶解度小小是一种酸性比碳酸还弱的酸是一种酸性比碳酸还弱的酸,加加热分解热分解:H2SiO3=SiO2+H2O 制取（强酸制弱酸）制取（强酸制弱酸） Na2SiO3+2HCl=2Na

3、Cl+H2SiO3(胶体）胶体）Na2SiO3+CO2+H2O=Na2CO3+H2SiO3(胶体胶体)结论：酸性强弱：盐酸结论：酸性强弱：盐酸碳酸碳酸硅酸硅酸硅酸的存在与用途硅酸的存在与用途硅酸的用途硅酸的用途:硅酸硅酸凝胶凝胶经干燥脱水后得到经干燥脱水后得到多孔多孔的硅酸干凝胶的硅酸干凝胶,成为成为”硅胶硅胶”,具有很强具有很强的的吸水能力吸水能力,常用作常用作干燥剂干燥剂或或催化剂的载催化剂的载体体存在存在浓度大时浓度大时:形成硅酸凝胶形成硅酸凝胶浓度小时浓度小时:形成硅酸溶胶形成硅酸溶胶硅酸盐硅酸盐概念概念:硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸钠（硅酸钠（

4、Na2SiO3）：溶于水，其水溶液）：溶于水，其水溶液俗称水玻璃，可用作肥皂填料俗称水玻璃，可用作肥皂填料,防火剂及粘防火剂及粘胶剂。胶剂。硅酸盐的化学性质硅酸盐的化学性质很强的热稳定性，能很强的热稳定性，能耐高温耐高温易与酸反应易与酸反应SiO32-+CO2+H2O=H2SiO3(胶体胶体）+Na2CO3易与酸反应易与酸反应Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3(胶体胶体)+Na2CO3Na2SiO3+2CO2+2H2O=H2SiO3(胶体胶体)+2NaHCO3SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3(胶胶体体)+2HCO3-Na2SiO3+2HCl=H2SiO3(胶体胶体)+2

5、NaClSiO32-+2H+=H2SiO3(胶体）胶体）1.盛有盛有Na2SiO3的试剂瓶应的试剂瓶应密封密封，否则，否则吸收吸收空气中空气中CO2和和H2O会会变质变质注意注意2.盛有盛有Na2SiO3的试剂瓶的试剂瓶不能不能用用玻璃塞玻璃塞，因，因为它本身是一种为它本身是一种玻璃粘胶剂玻璃粘胶剂。3. SiO32-与与H+不能大量共存。不能大量共存。硅酸钠的耐热性硅酸钠的耐热性（书中实验）（书中实验）硅酸盐的产品硅酸盐的产品常见的三大硅酸盐产品：常见的三大硅酸盐产品：硅酸盐产硅酸盐产品品主要原料主要原料主要成分主要成分水泥水泥黏土、石灰石黏土、石灰石硅酸二钙，硅硅酸二钙，硅酸三钙，铝酸酸三

6、钙，铝酸三钙三钙玻璃玻璃纯碱、石灰石、石英纯碱、石灰石、石英Na2O.CaO.6SiO2陶瓷陶瓷黏土黏土Al2O3.2SiO2.2H2O硅单质硅单质硅的同素硅的同素异形体异形体晶体硅晶体硅无定形硅无定形硅灰黑灰黑色，色，金属光泽金属光泽，脆脆而而硬硬的固体，晶体的固体，晶体结构类型结构类型类似于金刚类似于金刚石石，熔点、沸点熔点、沸点很高很高，硬度大硬度大，导电性，导电性介介于于导体和绝缘体之间导体和绝缘体之间，良好良好的的半导体半导体，将，将太阳能转化为电能的太阳能转化为电能的材料材料相相同元素同元素组成、组成、不不同结构同结构的的单质单质特殊功能的含硅物质特殊功能的含硅物质金刚砂（金刚砂（SiC）：结构类似金刚石，硬度：结构类似金刚石，硬度 大，可用作砂纸，砂轮磨料大，可用作砂纸，砂轮磨料硅钢（含硅钢（含4%S