硅及硅的化合物Word文档下载推荐.docx

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硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。

结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。

化学性质非常稳定。

在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应

名称

序号

符号

系列

族

周期

元素分区

晶体结构

硅

14

si

类金属

14族（IVA）

3

p

晶胞为面心立方晶胞

摩尔体积

熔化热

蒸汽压

电负性

比热

热导率

热导率:

W/（m·

K）

原子体积（立方厘米/摩尔）

12.06×

10-6m3/mol

50.55kJ/mol

4.77帕

1.90（鲍林标度

700J/（kg·

2.52×

10-4/（米欧姆）

149

12.1

密度

硬度

地壳中含量：

（ppm）

地壳含量

熔点

沸点

汽化热

元素在太阳中的含量:

2330千克/立方米

6.5

277100

25.7%

1414°

C

2900°

384.22kJ/mol

900

氧化态：

　　MainSi+2,Si+4

：

化学键能

化学键（chemicalbond）是指分子或晶体内相邻原子（或离子）间强烈的相互作用。

键能是将这个化学键拆开需吸收的能量，键能越低，说明只需要很少的能量就可以将这个化学键拆开，再形成新的化学键。

只要新形成的化学键总键能比原先的总键能大，那么反应就会放热。

所以，原先键能越低，就越可能形成新的键能更大的化学键，从而放出热量，也就是说，化学能越大。

Si-H326si-H301si-O486si-F582

Si-Cl391si-H226（kJ/mol）

晶胞参数：

　　a=543.09pmb=543.09pm

　　c=543.09pmα=90°

　　β=90°

γ=90°

声音在其中的传播速率：

（m/S）8433

已发现的硅的同位素共有12种，包括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是稳定的，其他同位素都带有放射性。

电离能

　　基态的气态原子失去一个电子形成气态一价正离子时所需能量称为元素的第一电离能。

元素气态一价正离子失去一个电子形成气态二价正离子时所需能量称为元素的第二电离能。

第三、四电离能依此类推，并且I1＜I2＜I3…。

第一电离能

第二电离能

第三电离能

第四电离能

第五电离能

786.5kJ/mol

1577.1kJ/mol

3231.6kJ/mol

4355.5kJ/mol

16091kJ/mol

第六电离能

第七电离能

第八电离能

第九电离能

第十电离能

19805kJ/mol

23780kJ/mol

29287kJ/mol

33878kJ/mol

38726kJ/mol

因此，硅有作能源的潜力

　　①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。

在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；

掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。

在开发能源方面是一种很有前途的材料。

另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括我们计算机内的芯片和CPU）都是用硅做的原材料。

　　②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。

将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。

可应用于军事武器的制造第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。

　　③光导纤维通信，最新的现代通信手段。

用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维，激光在玻璃纤维的通路里，无数次的全反射向前传输，代替了笨重的电缆。

光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话，它还不受电、磁干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。

光纤通信将会使21世纪人类的生活发生革命性巨变。

④性能优异的硅有机化合物。

例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。

在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。

在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。

天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。

有机硅化合物是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。

其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。

　有机硅材料具有独特的结构：

（1）Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来；

（2）C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；

　　（3）Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大。

　　（4）Si-O键是具有50％离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。

　　由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。

随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。

有机硅材料按其形态的不同，可分为：

硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。

拉瓦锡曾把硅土当成不可分割的物质——元素。

　　1823年，贝齐里乌斯将氟硅酸钾（K2SiF6）与过量金属钾共热制得无定形硅。

尽管之前也有不少科学家也制得过无定形硅，但直到贝齐里乌斯将制得的硅在氧气中燃烧，生成二氧化硅——硅土，硅才被确定为一种元素。

硅被命名为silicium，元素符号是Si。

中国曾称它为矽，因矽和锡同音，难于分辨，故于1953年将矽改称为硅

　　工业上，通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。

　　化学反应方程式：

　　SiO2+2C→Si+2CO

　　这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。

再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。

如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。

如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。

硅酸盐及二氧化硅

硅在地壳中的含量是除氧外最多的元素。

如果说碳是组成一切有机生命的基础，那么硅对于地壳来说，占有同样的位置，因为地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的。

这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成。

长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；

水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。

但是，硅与氧、碳不同，在自然界中没有单质状态存在。

这就注定它的发现比碳和氧晚。

二氧化硅（硅石）是最普遍的化合物，在自然界中分布极广，构成各种矿物和岩石。

最重要的晶体硅石是石英。

大而透明的石英晶体叫水晶，黑色几乎不透明的石英晶体叫墨晶。

石英的硬度为7。

石英玻璃能透过紫外线，可以用来制造汞蒸气紫外光灯和光学仪器。

自然界中还有无定形的硅，叫做硅藻土，常用作甘油炸药（硝化甘油）的吸附体，也可作绝热、隔音材料。

普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。

硅酸干燥脱水后的产物为硅胶，它有很强的吸附能力，能吸收各种气体，因此常用来作吸附剂、干燥剂和部分催化剂的载体

硅谷

硅谷（SiliconValley）位于美国加利福尼亚州的旧金山经圣克拉拉至圣何塞近50公里的一条狭长地带，是美国重要的电子工业基地，也是世界最为知名的电子工业集中地。

其实，硅谷最初的形成原因很简单，它只是政府为了留住斯坦福内一地区的留学生，提高当地经济的一个政策没想到最后那个地区经济飞速发展，成了科技聚集区。

它是随着20世纪60年代中期以来，微电子技术高速发展而逐步形成的，其特点是以附近一些具有雄厚科研力量的美国一流大学斯坦福、伯克利和加州理工等世界知名大学为依托，以高技术的中小公司群为基础，并拥有思科、英特尔、惠普、朗讯、苹果等大公司，融科学、技术、生产为一体。

目前它已有大大小小电子工业公司达10000家以上，所产半导体集成电路和电子计算机约占全美1／3和1／6。

80年代后，生物、空间、海洋、通讯、能源材料等新兴技术的研究机构纷纷出现，该地区客观上成为美国高新技术的摇篮，现在硅谷已成为世界各国半导体工业聚集区的代名词。

感想体会

通过本次的学习，我们知道了许多知识。

我们发现自己加深了对“科学是第一生产力”的理解。

我们今后一定会努力学好科学知识，以期待将有所贡献与社会。