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二氧化硅的性質
文章作者:admin 更新時間:2019/5/20 14:05:31
二氧化硅的性質 1.2.1 性質 二氧化硅在自然界分布很廣,如石英、石英砂等。白色或無色,含鐵量較高的是淡黃色。密度2.65~2.66 。熔點1670℃(鱗石英);1710℃(方石英)。沸點2230℃。不溶于水微溶于酸,微粒時能與熔融和堿類起作用。 二氧化硅的化學式SiO2,式量60.08,也叫硅石,是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65%為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類,晶態二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無色晶體,大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體,整個晶體又可以看作是一個巨大分子,SiO2是最簡式,并不表示單個分子。無定形二氧化硅為白色固體或粉末。 二氧化硅的化學性質很穩定,不溶于水也不跟水反應,是酸性氧化物,不跟一般酸反應。二氧化硅的性質不活潑,它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。 氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸。反應式如下所示: SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O 二氧化硅與堿性氧化物 SiO2 + CaO =(高溫) CaSiO3 二氧化硅能溶于濃熱的強堿溶液: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O (盛堿的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞) 在高溫下,二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原: SiO2+2C=Si+2CO↑ 1.2.2 二氧化硅結構 在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內,二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序,但她卻表現出短的有序結構,它的結構可認為是4個氧原子位于三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣,每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子,滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分,則氧的化合價也被滿足,結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中,某些氧原子,成為氧橋位,與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋,只和一個硅原子鍵合??梢勻銜壬ざ躉柚饕怯扇艘苑較虻畝嗝嫣逯泄繾槌傻?。與無氧橋位相比,有氧橋的部分越大,氧化層的粘合力就越大,而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大于濕氧氧化層。因此,可以認為,SiO2與其說是原子晶體,卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。 二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。 當二氧化硅結晶完美時就是水晶;二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙;二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石;二氧化硅晶粒小于幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖。 物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(α-石英),是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英(β-石英)。石英塊又名硅石, 主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。