硅无机非金属材料

第四章材料家族中的元素第一节硅无机非金属材料1、硅的原子结构硅和碳一样,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.一、硅+14284Si24+6C碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素2.存在

在自然界中，没有游离态的硅。硅以化合态存在于自然界，例如：硅酸盐等，在地壳中含量居第二位。氧硅铝铁用途

集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。集成电路晶体管3、硅的性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、熔点、沸点都很高，硬度大的固体。导电性介于导体和绝缘体之间，应用广泛的半导体材料。常温下硅单质的化学性质不活泼物理性质在常温下，化学性质不活泼。只与强碱、氟化氢、氟气反应硅的化学性质Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑

+2H2↑加热时，Si可以和O2、Cl2等反应。4、硅的工业制法制粗硅SiO2+2C=Si+2CO↑高温粗硅提纯Si+2Cl2=SiCl4SiCl4+2H2=Si+4HCl高温硅片硅晶片生产硅太阳能电池太阳能电动汽车二、二氧化硅和硅酸1、二氧化硅（SiO2）(1)存在地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石.水晶玛瑙2、结构每1个Si原子周围结合4个O原子，Si在中心,O在四个顶角.同时每1个O原子周围结合2个Si原子相结合。

硅原子——[SiO2]四面体二氧化硅中氧原子与硅原子个数比为2：1,用SiO2来表示二氧化硅的组成,表示O与Si的原子个数比,不是分子式是化学式,不仅存在于二氧化硅中还存在于硅酸盐中.3、性质

SiO2是一种坚硬难熔的固体,不溶于水，纯净的二氧化硅无色透明。A、物理性质：与CO2对比

B、化学性质：与CO2对比B﹑SiO2的化学性质（很不活泼）高温1.酸性氧化物

SiO2＋CaO==CaSiO3与强碱反应生成盐和水SiO2＋2NaOH=Na2SiO3

＋H2O

硅酸钠与碱性氧化物反应生成盐（有粘性）与HF的反应

SiO2

＋4HF=

SiF4↑＋2H2O此反应常用于雕刻玻璃2.特性3.某同学根据SiO2既可与碱反应,也能与氢氟酸反应,推断SiO2为两性氧化物.是否正确?3、弱氧化性：SiO2+2CSi+2CO↑高温＝CO2＋H2O＝H2CO3

，但是SiO2不能与水直接化合成H2SiO3，这是一个特性。

思考：刚才讲到SiO2不能直接和水化合成H2SiO3，那怎样制备H2SiO3呢？

现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做无开刀手术光导纤维手术头灯在隧道开凿，石英粉加工等工作环境下易形成含有二氧化硅的粉尘，人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（旧称矽肺）。硅—拉丁文意是“石头”。我国在很长的一段时间内曾从拉丁文音译，谐声造为“矽”。后因“矽”与“锡”同音，多有不便，遂改为“硅”，取“圭”音。因古时，圭指玉石，即是硅的化合物。不过，至今在不少地方（特别是在物理学教材中）还有用“矽”了的。

危害：想一想2、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸？1、实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？

HF能腐蚀玻璃，因此，盛装氢氟酸不能用玻璃试剂瓶而要用塑料瓶。

NaOH溶液能与玻璃中的SiO2反应生成Na2SiO3，使瓶塞部分粘结而无法打开。因此盛装NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞而要用橡胶塞。2、硅酸（H2SiO3）

H2SiO3是SiO2的对应水化物（SiO2

是H2SiO3的酸酐），是一种不溶性酸，是一种白色固体，其酸性比H2CO3还弱。（1）制法——可溶性硅酸盐与酸反应：

所生成的硅酸逐渐聚合而形成胶体－硅酸溶胶，硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。硅酸凝胶经干燥脱水就形成硅酸干胶，称为“硅胶”。硅胶多孔，吸附水分能力强，常用做实验室和袋装食品、瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。（2）酸性太弱，只能与强碱发生中和反应

H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O（3）不稳定（比H2CO3稳定），受热易分解

用H2CO3可制得H2SiO3

，可证明H2SiO3

的酸性比H2CO3弱。SiO32-+H2O+CO2==CO32-+H2SiO3↓

Na2SiO3+H2O+CO2==Na2CO3+H2SiO3↓

∆H2SiO3==H2O+SiO2三、硅酸盐结构复杂，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，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。硅酸盐结构复杂、种类繁多，通常用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。例如：硅酸钠：Na2SiO3

高岭石：Al2(Si2O5)(OH)4

Na2O·SiO2Al2O3

·2SiO2

·2H2O要领：两边原子个数守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表拆分原则玻璃普通玻璃:以纯碱、石灰石和石英为原料，经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。(Na2CO3)（SiO2）