《无机非金属的主角—硅》素材.ppt

硅酸盐的丰富性和多样性 人面鱼纹盆(陶瓷) 砖瓦(陶瓷) （2）玻璃 1、原?? 料：纯碱、石灰石和石英 2、主要设备：玻璃熔炉 3、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成型冷却 5、主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO2 　　　　　　　　　　　　　　　　 （Na2O?CaO?6SiO2） SiO2+CaCO3 == CaSiO3+CO2 高温 SiO2+Na2CO3 == Na2SiO3+CO2 高温 4、原??理： 玻璃:普通玻璃: Na2O·CaO·6SiO2 （3）水泥： 1、主要原料：粘土和石灰石 2、主要设备：水泥回转窑 ??????? ????????? 3、生产过程：生料研磨， 高温煅烧得熟料，再加石 膏研成粉末得普通硅酸盐 水泥 ??4、特性：水硬性????? ????????? 第四章 材料家族中的元素 §4.1 无机非金属材料-硅 在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。 硅在电子工业中重要作用 元素周期表 半导体 一、硅（Silicon） 1、含量和存在 在地壳中，硅的含量居第二位，仅次于氧 自然界中，硅无游离态存在，只以化合态存在（以SiO2或硅酸盐的形式存在） 是构成矿物和岩石的主要成分 半导体材料：指导电能力介于 和 之间的 一类材料，最早使用的半导体材料是 ，现在 最广泛使用的半导体材料是 导体 绝缘体 锗 硅 二氧化硅、硅酸盐；地壳中含量26.3%。约占地壳质量的90%以上。 为什么构成岩石和矿物的基本元素是硅? 硅 半导体材料。 硅有晶体硅和无定形硅两种单质 二、硅单质（Si） 1.物理性质 ： 灰黑色，硬而脆，有金属光泽的固体， 熔点、沸点高，硬度大， +14 2 8 4 +6 2 4 2.硅的原子结构 碳是构成有机物的主要元素 硅是构成岩石与许多矿物的基本元素 Si C 因为硅和碳一样,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. 所以常温下，碳、硅单质的化学性质不活泼 3.化学性质 常温下，化学性质稳定，只与强碱、氢氟酸、 氟气反应 ①Si+2F2=SiF4 ②Si+4HF=SiF4 ↑+2H2↑ ③Si+ 2NaOH + H2O = Na2SiO3 +2H2↑ 加热下，较活泼 Si + O2 SiO2 （唯一与NaOH 溶液反应放出H2的非金属单质） Si＋2Cl2 ＝ SiCl4（液体，易挥发） 高温 经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。 4、硅的制备 工业上先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅 SiO2＋2C ＝= Si＋2CO↑ 高温 然后将粗硅在高温下跟氯气 反应生成一种液态物质。 Si＋2Cl2 ＝ SiCl4（液体，易挥发） 高温 高温 SiCl4 ＋2H2 ＝ Si ＋4HCl 5、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。 三、二氧化硅（SiO2） 1.存在：广泛存在与自然界，是沙子、石英的主要成分。天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅. 石英 水晶 玛瑙 2 物理性质 坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。 180o 109o28′ Si o 基本结构单元为硅氧四面体[Si2O4]，晶体中不存在二氧化硅分子，SiO2是化学式不是分子式。 （1）、酸性氧化物 b、常温下、与NaOH溶液缓慢反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 3、化学性质： SiO2 + H2O === a、SiO2是H2SiO3的酸酐，不溶于水，不能直接与水反应制取硅酸 SiO2 + CaO === CaSiO3 高温 c、高温下、与碱性氧化物反应： （2）与氢氟酸作用（SiO2很不活泼，HF是唯一 能跟其反应的酸） 4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O 用来刻蚀玻璃 （3）与还原剂作用 硅的制取 SiO2＋2C ＝ Si＋2CO↑ 高温 d、高温下，与某些盐反应 SiO2+CaCO3 == CaSiO3+CO2 高温 SiO2+Na2CO3 == Na2SiO3+CO2 高温 4、用途： 光导纤维 石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟 水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、 高级工艺品和眼镜片 玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品 光