第十九讲硅及其化合物 新型无机非金属材料57.ppt

硅的物理性质 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、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。 半导体：导电性介于导体和绝缘体之间。 硅的化学性质 硅的工业制法 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、耐酸性的合金。 大规模集成电路 太阳能电池 二、二氧化硅 纯净的二氧化硅晶体叫做水晶。 SiO2化学式，不是分子式。 硅原子与氧原子按1 ：2的原子个数比组成的具有空间网状结构的晶体。 玛瑙 二氧化硅的物理性质和用途 物理性质：硬度大、熔点高、难溶于水 用途：制光导纤维、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。 二氧化硅与二氧化碳的比较 水泥是重要的建筑材料 水泥砂浆、混凝土、钢筋混凝土 玻璃仪器 光学玻璃型材 石英玻璃 陶 瓷 景德镇传统名瓷之一的薄胎瓷 景德镇传统名瓷之一的雕塑瓷 景德镇传统名瓷之一的玲珑瓷 共同点：都是硅酸盐产品 不同点：原料、温度、陶瓷的强度、颜色、厚度、透水性、质地等方面有区别。 四、新型无机非金属材料 ２、新型无机非金属材料简介 高温结构陶瓷1.氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷 光导纤维 光导纤维的视频 新材料发展趋势 满城汉玻璃耳杯 广西贵县出土的玻璃杯 隋李静训墓出土的玻璃圆盒 魏晋南北朝的玻璃钵 网纹玻璃杯 河北定县静志寺出土的北宋玻璃杯 目前发现的最大的元代玻璃器 清乾隆白地套红玻璃双合瓶 钢化玻璃 专家们预言：随着新陶瓷技术的发展，人类将“重返” 石器时代，不过是一个全新的石器时代。” 享有盛誉的中国古代陶瓷 景德镇传统名瓷之一的粉彩瓷 景德镇传统名瓷之一的青花瓷 陶瓷: 土器、陶器、炻器、瓷器 主要原料： 共同点：都是硅酸盐产品 不同点：原料、温度、陶瓷的强度、颜色、 　　　　厚度、透水性、质地等方面有区别。 陶与瓷的异同之处： 陶瓷的优点和用途：具有抗氧化性、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、已成型等优点，有着广泛的用途。例如：化学实验中用的坩埚、蒸发皿等也是陶瓷制品。 黏土 材料 无机非金属材料 金属材料 高分子材料： 传统无机非金属材料 新型无机非金属材料 水泥、玻璃、陶瓷 高温结构陶瓷、光导纤维 Fe、Cu、Al、合金等 塑料、合成橡胶、合成纤维 新型无机非 金属材料 传统无机非 金属材料 品种示例 特征 材料 １、无机非金属材料的特性 ①抗腐蚀、耐高温②质脆，经不起热　冲击 ①耐高温、强度高 ②具有电学特征 ③具有光学特征 ④具有生物功能 普通水泥、普通玻璃、黏土质陶瓷 氧化铝陶瓷 氮化硅陶瓷 碳化硼陶瓷 光导纤维 高温结构陶瓷 高压钠灯 高级耐火材料，刚玉球磨机；高压钠灯的灯管、人造骨、人造牙、人造心瓣膜、人造关节等 主要用途 ①高熔点；②高硬度；③可制成透明陶瓷；④无毒、不溶于水，强度高；⑤对人体有较好的适应性 主要特性 氧化铝陶瓷（人造刚玉） 制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。用于制造柴油机中发动机部件的受热面等 主要用途 ①超硬度，耐磨损；②抗腐蚀，高温时也抗氧化；③抗冷热冲击而不碎裂；④耐高温且不易传热；⑤本身具有润滑性 主要特性 2.氮化硅陶瓷 用于通讯外，还用于医疗、信息处理、遥测遥控等 主要用途 ①传导光的能力非常强②抗干扰性能好，不发生辐射，通讯质量好③质量轻、耐腐蚀 主要特性 光导纤维（二氧化硅） * 第十九讲 硅及其化合物 新型无机非金属材料 汉阳一中 陈美莲 考纲要求： 1、了解硅单质的晶体类型及主要性质； 2、了解CO2与SiO2物理性质差异的主要原因； 3、了解硅酸盐工业和新型无机非金属材料 的特性和应用。 一、硅的结构和性质 硅的分布与存在 存在：没有游离态，只有化合态 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主要成分。 常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸 和强碱外，一般不跟其他物质（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（如氧气、氯气）反应。 Si ＋ O2 SiO2 （ Si研细后加热能燃烧） Si ＋ 2H2 SiH4（不稳定） 高温 Si＋2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2↑ Si ＋ 4HF ＝ SiF4 ↑ ＋ 2H2 ↑ (2)与氯反应： Si ＋2Cl2 ＝ SiCl4(温度为400～500℃) (3)生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。然后用氢气还原： SiCl4 ＋2H2 S