第四章 第一节 硅 无机非金属材料
【学习目标】
1.了解硅、二氧化硅的物理性质,掌握其化学性质。
2.了解硅酸盐等无机非金属材料的基本组成、性能、用途。
【课前预习案】
一、单质硅与半导体材料
1.无机非金属材料包括 、 、 等,这类材料一般具有 、 、 的性质,有些材料还有独特的 。
传统无机非金属材料是以 为主要成分,主要包括 、 、 。
2.半导体材料特指导电能力介于 和 之间的一类材料。最早使用的半导体材料是 ,该材料的化学性质在常温下稳定;现在广泛使用的半导体材料是
3.单质硅:
(1)存在和含量:在地壳中,含量居第二位(O、Si、Al、Fe),只有化合态,是构成矿物和岩石的主要成分。有 和 两种同素异形体。
物理性质: 晶体硅是 色、有 、 的固体。单质硅的导电性介于 和 之间。
化学性质:
常温下,化学性质不活泼,不易与H2、O2、Cl2、H2SO4、HNO3等物质反应,但能与F2、HF、NaOH反应,方程式为:Si+2F2=SiF4; 4HF+Si= SiF4↑+2H2↑; Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑
加热时,能与O2、Cl2、H2、C等非金属反应
Si+O2=== 工业制粗硅:SiO2+ C===
硅的用途
硅的用途非常广泛,不但可用于制造 、 ,还用于制造 和
等,此外, 的用途也很广。
二、二氧化硅与光导材料
1.存在:广泛存在于自然界中, 、 的主要成分就是二氧化硅。
2.物理性质:二氧化硅是由 和 构成的,硬度 ,熔、沸点 ,难溶于水的固体。
3.化学性质:(1)酸性氧化物:
不溶于水,也不与水反应,可以与NaOH、CaO反应,方程式分别为: 、
常温可与氢氟酸反应(特性)
方程式为 ,此反应工业上常用来
二氧化硅的用途广泛,常被用来制造石英表中的 材料和高性能的现代通讯材料 。 三、硅酸和硅酸盐
1.硅酸(H2SiO3) 白色胶状固体,不溶于水,酸性:H2CO3>H2SiO3
原硅酸(H4SiO4) 白色胶状固体, H2O+H2SiO3==H4SiO4
2.硅酸盐——多数难溶,Na2SiO3、K2SiO3易溶
硅酸钠水溶液俗称水玻璃,水玻璃是一种矿物胶,具有粘结性。
(1)硅酸钠溶液在空气中会变质,方程式