《无机非金属材料的主角—硅》课件2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角硅,石英岩,水晶,玛瑙,沙子,硅,氧48.6%,硅26.3%,铝7.73%,铁4.75%,钙3.45%,钠2.74%,钾2.47%,镁2.00%,氢0.16%,其他1.20%,硅单质的性质,硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。,晶体硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度大。,导电性介于导体和绝缘体之间。,物理性质,半导体材料,1、与氟气反应：,2、与氢氟酸反应：,3、与强碱溶液反应：,4、与氧气/氯气反应,Si+2F,2,=,SiF,4,Si+2NaOH+H,2,O,=,Na,2,SiO,3,+2H,2,常温下可以跟,F,2,，HF，NaOH反应,化学性质,Si+O,2,=,SiO,2,Si+2Cl,2,=,SiCl,4,Si+4HF,=,SiF,4,+2H,2,硅的工业制法,制粗硅：,SiO,2,+2C =Si+2CO,氧化剂：SiO,2,高温,还原剂：C,（粗硅）,硅芯片、大规模集成电路及相应的计算机技术都需要有高纯度的硅才能实现，所以需要对粗硅进行提纯：,提 纯：,Si+2Cl,2,=,SiCl,4,（粗硅）,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,（高纯硅）,高温,高温,硅不但用于制造,晶体管、集成电路,，,还用于制造,硅整流器和太阳能电池,等。,此外，硅合金的用途也很广。如含硅4%,的钢具有,良好的导磁性,，可用于制造变压,器铁芯；含硅15%左右的钢具有良好的耐,酸性,可用于制造,耐酸设备,。,硅的用途,二氧化硅,石英坩埚,光导纤维,纯净的二氧化硅,是六方柱状的透明晶体,原子晶体,玛瑙,水晶,坚硬、难溶固体,物理性质,1、酸性氧化物:,SiO,2,+2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,SiO,2,+H,2,O=,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,2、氧化性:,SiO,2,+2C=Si+2CO,高温,化学性质,但不能与水反应生成对应的酸,3、特殊性质:,与氢氟酸反应雕刻玻璃,SiO,2,+4HF=SiF,4,+,2H,2,O,不能用玻璃塞的原因!,坚硬、难溶固体,思考,1、实验室为什么不用玻璃瓶盛装氢氟酸(HF)?,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,2、实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而 不用玻璃塞,你知道是为什么吗?,二氧化硅与二氧化碳的比较,二氧化碳CO,2,二氧化硅SiO,2,物质分类,与碱性氧化物反应,与碱反应,与水反应,与HF反应,均属于酸性氧化物,CaOSiO,2,CaSiO,3,高温,CO,2,2NaOHNa,2,CO,3,+H,2,O,SiO,2,2NaOH=Na,2,SiO,3,+H,2,O,CO,2,H,2,OH,2,CO,3,不反应,不反应,SiO,2,+4HF=SiF,4,+2H,2,O,CO,2,CaOCaCO,3,高温,1、Si的还原性大于C，但C却能在高温下还原出Si：,SiO,2,+2C,=,Si+2CO,(高温,条件下,),2.非金属单质跟碱液作用一般无H,2,放出，但Si却放出H,2,：,Si+2NaOH+H,2,O,=,Na,2,SiO,3,+2H,2,3.非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能与HF作用：,Si+4HF=SiF,4,+2H,2,4.非金属单质一般为非导体，但,Si为半导体,。,5.,SiO,2,是H,2,SiO,3,和H,4,SiO,4,的酸酐,，但它不溶于水，不能直接将它与水作用制备H,2,SiO,3,和H,4,SiO,4,。,6.非金属氧化物的,熔沸点,一般较低，但,SiO,2,的却很,高,。,7.酸性氧化物一般不与酸作用，但SiO,2,能跟HF作用：,SiO,2,+4HF,=,SiF,4,+2H,2,O,硅与二氧化硅的特性,硅酸,-,不溶于水，弱酸(比碳酸弱),制取：强酸制弱酸,Na,2,SiO,3,2HCl 2NaCl H,2,SiO,3,思考:写出用盐酸和硅酸钠制取硅酸的方程式,Na,2,SiO,3,CO,2,H,2,O Na,2,CO,3,H,2,SiO,3,简介:,硅胶是有多个单分子硅酸在水中逐渐聚合而成的硅酸凝胶，经充分洗涤、干燥、脱水后形成的多孔状固体，对水等极性物质都有极强的吸附作用，是很好的干燥剂，吸附剂以及催化剂。,H,2,SiO,3,SiO,2,+H,2,O (表现硅酸的不稳定性),硅酸盐,-多数不溶于水,1,、,硅酸盐化学式的氧化物表示,2,、,重要的,硅酸盐:,Na,2,SiO,3,Na,2,SiO,3,易溶于水,其水溶液俗称,“,水玻璃”、“泡花碱”,，常用于作粘合剂。,钠长石:NaAlSi,3,O,8,正长石:KAlSi,3,O,8,Na,2,O Al,2,O,3,6SiO,2,K,2,O Al,2,O,3,6SiO,2,水泥、玻璃、陶瓷,硅酸盐工业,以含硅物质为原料经加热制成硅酸盐材料的制造工业叫硅酸盐工业。,以,粘土,和,石灰石,为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量,石膏,，并研成细粉就得到普通水泥。,普通水泥的主要成分：,硅酸三钙（3CaO,SiO,2,）,硅酸二钙（2CaO,SiO,2,）,铝酸三钙（3CaO,Al,2,O,3,）等。,一、水泥工业,2、反应原理,1、主要原料：,纯碱、石灰石和石英,。,3、成份：,二、玻璃工业,Na,2,CO,3,+SiO,2,Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,CaCO,3,+SiO,2,CaSiO,3,+CO,2,高温,Na,2,SiO,3,、CaSiO,3,、SiO,2,熔化在一,起所得到的混合物。,4、重要性质：,玻璃在常温下呈固态，没有固定的熔点，受热,时在一定的温度范围内逐渐熔化,几种常见玻璃简介,普通玻璃,因混有铁的化合物显浅绿色,蓝玻璃,红玻璃,化学仪器玻璃,如试管等,光学仪器玻璃,如放大镜,钢化玻璃,光纤玻璃,光导纤维,：,1964年8月华裔科学家高锟首先提出用玻璃纤维代替金属导线，被誉为“纤维光学之父”。比头发丝还细的一对光导纤维上同时传送3万门电话且中继距离长达2050Km，保密性能好。,在原料里加入某些金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈现出特征颜色。,把普通玻璃放在电炉里加热，使它软化，然后急速冷却，得到钢化玻璃。其机械强度比普通玻璃大46倍，不易破碎。,本节内容小结,：,1.硅,硅的存在,硅的化学性质,硅的用途,2.SiO,2,二氧化硅的化学性质,二氧化硅的用途,3.硅酸盐及无机硅酸盐材料,