第一節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角.ppt

無(wú)機(jī)非金屬材料的主角 硅 硅元素在地殼中的含量 硅在自然界中 只有化合態(tài)存在 硅的氧化物及硅酸鹽 約占地殼質(zhì)量 以上 山石 海灘 沙漠 紫水晶 瑪瑙 石英 水晶 一 二氧化硅 1 存在 二氧化硅廣泛存在于自然界中 與其他礦物共同構(gòu)成了巖石 在自然界中有較純的水晶 含有少量雜質(zhì)的石英 瑪瑙和普遍存在的沙子 還有無(wú)定形的硅藻土 自然界中的二氧化硅晶體 2 結(jié)構(gòu) 在SiO2晶體中 1個(gè)硅原子結(jié)合4個(gè)氧原子 每個(gè)氧原子結(jié)合2個(gè)硅原子 SiO2晶體是由硅原子和氧原子按1 2的比例組成的立體網(wǎng)狀的晶體 3 物理性質(zhì) 熔點(diǎn)高 硬度大 不溶于水4 化學(xué)性質(zhì) 1 是酸性氧化物 但不與水反應(yīng) 2 與堿性氧化物反應(yīng)SiO2 CaOCaSiO3 3 與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O 高溫 問(wèn)題 實(shí)驗(yàn)室盛裝NaOH溶液的試劑瓶用橡皮塞而不用玻璃塞 你知道為什么嗎 解釋 防止玻璃中的SiO2與NaOH溶液反應(yīng)生成黏性強(qiáng)的Na2SiO3 使瓶塞和瓶口粘在一起 4 與氫氟酸反應(yīng)SiO2 4HF SiF4 2H2O因此氫氟酸只能用塑料瓶或鉛制容器盛放 而不能使用玻璃容器 5 高溫下 與碳反應(yīng) SiO2 2CSi 2CO 高溫 6 高溫下 與純堿 石灰石反應(yīng) SiO2 CaCO3CaSiO3 CO2 SiO2 Na2CO3Na2SiO3 CO2 以上是制普通玻璃的反應(yīng) 5 用途 制玻璃 光導(dǎo)纖維 鐘表部件 耐火材料 耐磨材料 高溫 高溫 二 硅酸和硅酸鹽 1 硅酸 不溶于水 是一種白色粉末狀的固體 1 是一種不溶于水的弱酸 酸性比碳酸弱 不能使紫色石蕊試液變紅色 2 不穩(wěn)定 受熱易分解H2SiO3 SiO2 H2O 硅膠經(jīng)脫水 形成硅酸干膠 稱(chēng)為 硅膠 硅膠是常用的干燥劑及催化劑的載體 3 與強(qiáng)堿反應(yīng) H2SiO3 2NaOH Na2SiO3 2H2O 4 制法 Na2SiO3 2HCl 2NaCl H2SiO3 Na2SiO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SiO3 2 硅酸鹽 1 含義 硅酸鹽指的是硅 氧與金屬元素 主要是鋁 鐵 鈣 鎂 鉀 鈉等 結(jié)合而成的化合物的總稱(chēng) 它在地殼中分布極廣 是構(gòu)成多數(shù)巖石 如花崗巖 和土壤的主要成分 自然界存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼質(zhì)量的95 2 硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜 常用氧化物的形式表示 格式為 活潑金屬氧化物 較活潑金屬氧化物 二氧化硅 水 例如 高嶺土 Al2H4Si209A1203 2SiO2 2H20石棉 Mg3CaSi4012CaO 3MgO 4Si02白云母 KAl3Si3O10 OH 2K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O 3 硅酸鹽材料 以天然硅酸鹽為主要原料 經(jīng)過(guò)高溫處理制成各種硅酸鹽材料包括玻璃 陶瓷 水泥 磚瓦 耐火材料 搪瓷 玻璃纖維 鑄石 磨料 耐高溫?zé)o機(jī)涂料等 三 硅 1 存在 地殼中含量?jī)H次于氧 只有化合態(tài)存在 一般以SiO2和硅酸鹽的形式存在 2 硅的物理性質(zhì) 晶體硅是灰黑色有金屬光澤 硬而脆的固體 是良好的半導(dǎo)體材料 熔沸點(diǎn)高 硬度大 芯片 是在硅板上集合多種電子元器件實(shí)現(xiàn)某種特定功能的電路模塊 它是電子設(shè)備中最重要的部分 承擔(dān)著運(yùn)算和存儲(chǔ)的功能 硅晶體結(jié)構(gòu)示意圖 Si原子 正四面體結(jié)構(gòu)單元 3 化學(xué)性質(zhì) 1 與O2 F2反應(yīng)Si O2 SiO2Si 2F2 SiF4 2 與氫氟酸反應(yīng) Si 4HF SiF4 2H2 3 與強(qiáng)堿反應(yīng)Si 2NaOH H2O Na2SiO3 2H2 4 用途 用來(lái)制造集成電路 晶體管等半導(dǎo)體器件 還可用來(lái)制成太陽(yáng)能電池 硅的合金用來(lái)制造變壓器鐵芯 耐酸設(shè)備等 硅芯片 硅太陽(yáng)能電池 5 制法 1