硅酸盐材料(精品课件).ppt

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目录目录硅酸盐的定义、分布及表示方法硅酸盐的定义、分布及表示方法硅酸盐的结构硅酸盐的结构硅酸盐产品硅酸盐产品定义：

硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。

分布：

它在地壳中分布极广，是构成多数岩石（如花岗岩）和土壤的主要成分。

自然界存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的90%以上。

花岗岩猫头鹰墨绿色花岗岩硅酸盐的定义及分布硅酸盐的定义及分布硅酸钠（硅酸钠（Na2SiO3）Na2SiO3的水溶液俗称的水溶液俗称“水玻璃水玻璃”，常，常用作粘合剂。

用作粘合剂。

硅酸盐的表示方法硅酸盐的成分大多比较复杂，通常写成氧化物的形式。

氧化物的顺序：

活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水氧化物前系数的确定：

除氧元素外，其他的元素按配置前后原子个数守恒原则配置系数。

几种天然硅酸盐的化学式如下：

几种天然硅酸盐的化学式如下：

高岭土高岭土Al2O3Al2O32SiO22SiO22H2O2H2O白云母白云母K2OK2O3Al2O33Al2O36SiO26SiO2石棉石棉CaOCaO3MgO3MgO4SiO24SiO2正长石正长石K2OK2OAl2O3Al2O36SiO26SiO2硅酸盐的溶解性在硅酸盐中，仅碱金属盐能溶于水。

将Na2CO3与SiO2共熔可制得硅酸钠，其透明的浆状溶液称作“水玻璃”，俗称“泡花碱”。

与硅酸是多种多种多硅酸的混合物相似，硅酸钠也是多种多硅酸钠的混合物。

因而在水玻璃中Na2CO3和SiO2的物质的量不是固定的，它可在一定范围内变动。

工业上把水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔比称作水玻璃的“模数”。

水玻璃是纺织，造纸，制皂，铸造等行业。

除碱金属硅酸盐外，其他的硅酸盐均不溶于水。

硅酸盐结构的特点硅酸盐结构的特点a.a.结构中结构中SiSi4+4+间没有直接的键间没有直接的键,它们是通过它们是通过OO2-2-连接起来的连接起来的;b.b.结构是以硅氧四面体为结构结构是以硅氧四面体为结构基础；基础；c.c.每一个每一个OO2-2-只能连接只能连接22个硅氧四个硅氧四面体面体;d.d.硅氧四面体只能共顶连接，硅氧四面体只能共顶连接，而不能共棱和共面连接。

而不能共棱和共面连接。

单聚硅酸根单个的硅氧四面体，其中Si：

O=1:

4。

例如自然界中存在的橄榄石MgMg22SiOSiO44就是这种正硅酸盐。

SiOOOO正硅酸根正硅酸根SiO44橄榄石是镁橄榄石（Mg2SiO4）和铁橄榄石（Fe2SiO4）系列的中品种。

二聚硅酸根两个硅氧四面体通过共用一个两个硅氧四面体通过共用一个氧原子氧原子连连结起来，结起来，其中其中SiSi：

O=2:

7O=2:

7（1:

3.51:

3.5）。

）。

例如自然界中的钪硅石例如自然界中的钪硅石ScSc22SiSi22OO77，异极矿，异极矿ZnZn44SiSi22OO77（OH）（OH）22HH22OO焦硅酸根焦硅酸根Si2O76异极矿异极矿异极矿异极矿链聚硅酸根常见有单链和双链两种，具有纤维状结构常见有单链和双链两种，具有纤维状结构单单链链由由硅硅氧氧四四面面体体连连结结成成无无限限长长的的链链，相相邻邻两两个个硅硅氧氧四四面面体体共共用用1个个氧氧原原子子。

在无限长的链聚硅酸根中在无限长的链聚硅酸根中SiSi：

O=1:

3O=1:

3。

通式为。

通式为SinO3n+1,SinO3n+1,带带2n+22n+2个负电荷。

个负电荷。

SinO3n+1（2n+2）双链犹如两个单链相互联结而成。

其中双链犹如两个单链相互联结而成。

其中SiSi：

O=4:

11.O=4:

11.阴离子硅酸根链之间分布着带正电的金阴离子硅酸根链之间分布着带正电的金属离子，靠静电引力使链结合在一起。

属离子，靠静电引力使链结合在一起。

石棉石棉石棉石棉石棉又称石棉又称石棉又称石棉又称“石绵石绵石绵石绵”，指具有高抗张，指具有高抗张，指具有高抗张，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。

缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。

缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。

缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。

它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。

石棉由纤维束组成，而纤维束的总称。

石棉由纤维束组成，而纤维束的总称。

石棉由纤维束组成，而纤维束的总称。

石棉由纤维束组成，而纤维束又由很长很细的能相互分离的纤维组成又由很长很细的能相互分离的纤维组成又由很长很细的能相互分离的纤维组成又由很长很细的能相互分离的纤维组成。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝。

石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。

热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。

热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。

热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。

不同种类的石棉，物理机械性质和不同种类的石棉，物理机械性质和不同种类的石棉，物理机械性质和不同种类的石棉，物理机械性质和化学性质也都不同。

石棉纤维长度一般化学性质也都不同。

石棉纤维长度一般化学性质也都不同。

石棉纤维长度一般化学性质也都不同。

石棉纤维长度一般为为为为333350505050毫米，也有较长的。

中国发现毫米，也有较长的。

中国发现毫米，也有较长的。

中国发现毫米，也有较长的。

中国发现最长的石棉纤维达最长的石棉纤维达最长的石棉纤维达最长的石棉纤维达2.182.182.182.18米，是目前世界米，是目前世界米，是目前世界米，是目前世界上最长的。

上最长的。

上最长的。

上最长的。

蓝石棉蓝石棉温石棉温石棉片状聚硅酸根每一个硅氧四面体通过共用3个氧原子分别与邻近3个硅氧四面体连结，形成片层状结构，片层之间靠金属离子的静电引力结合在一起，如云母。

云母KMg3（OH）2Si3AlO10网络状聚硅酸根网络状聚硅酸根网络状聚硅酸根网络状聚硅酸根网络状聚硅酸根：

硅氧四面休间通过共用4个氧原子而组成各种三维网络结构。

如果在某个硅氧四面体中有铝原子代替了硅原子，形成的铝硅酸根网络骨架中就带了负电荷，因此在骨架的空隙中必须有平衡骨架负电荷的阳离子存在。

如用作催化剂或催化剂载体的沸石分子筛。

分子筛合成铝硅酸盐自然界中存在的某些硅酸盐和铝硅酸盐具有笼形三维结构，可以有选择地吸附一定大小的分子，这种作用叫做分子筛作用。

通常把这样的天然硅酸盐和硅铝酸盐叫做沸石分子筛称为沸石分子筛。

例如八面沸石、丝光沸石等。

分子筛具有筛分不同大小分子的功能。

与普通筛子不同，普通筛子是小于孔径的物资可以通过筛子，大于筛孔的物质筛不过去。

分子筛却相反，小于分子筛筛孔的分子进入分子筛后易被吸附于孔穴中，大于分子筛孔径的分子则难以进入孔穴中而从分子筛小晶粒空隙之间通过。

优点优点：

分子筛是一种新型的高效能、高选择性、机械强度大、热稳定性好、成本低廉的吸附剂、干燥剂、分离剂和催化剂，在化工、冶金、石油、电子、医药等工业中得到广泛的应用。

分子筛的选择性远远高于活性炭等吸附剂。

丝光沸石丝光沸石玻璃玻璃无机非金属材料无机非金属材料传统无机非金属传统无机非金属（硅酸盐材料）（硅酸盐材料）陶瓷陶瓷水泥水泥t非传统无机非金属非传统无机非金属（高温结构陶瓷、生物陶瓷、（高温结构陶瓷、生物陶瓷、光导纤维光导纤维等）一、玻璃一、玻璃纯碱纯碱（Na2CO3）、石灰石、石灰石（CaCO3）和石英和石英（SiO2）2、反应原理：

反应原理：

复杂的复杂的物理、化学物理、化学变化，主要反应：

变化，主要反应：

Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2高温高温CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2高温高温3、主要成分主要成分：

1、原料原料：

硅酸钠硅酸钠（Na2SiO3）、硅酸钙、硅酸钙（CaSiO3）、二氧化硅、二氧化硅（SiO2）玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的玻璃为什么可以被人工吹制成形状不同的制品？

制品？

玻璃没有一定的玻璃没有一定的熔点熔点，而是在某个，而是在某个范围内范围内逐渐软化逐渐软化，在软化状态时，在软化状态时，可以被吹成任何形状的制品可以被吹成任何形状的制品玻璃玻璃没有固定的熔没有固定的熔点。

点。

没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐没有一定的熔点而在某一温度范围内逐渐软化的物质。

（软化的物质。

（介于晶体与非晶体之间介于晶体与非晶体之间。

）。

）实例实例特性特性定义定义玻玻璃璃态态物物质质性能：

性能：

透光性能好、折光率高透光性能好、折光率高特殊玻璃特殊玻璃：

在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可在生产过程中加入不同的物质，调整玻璃的化学组成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。

以制得具有不同性能和用途的玻璃。

硼硅酸盐玻璃：

硼硅酸盐玻璃：

性能：

性能：

膨胀系数小、化学稳定性好，更膨胀系数小、化学稳定性好，更耐高温和耐化学腐蚀耐高温和耐化学腐蚀用途用途:

高级化学仪器高级化学仪器过量的过量的SiO2或加入或加入B2O3光学玻璃：

光学玻璃：

用途：

用途：

眼镜片、照相机、望远镜和眼镜片、照相机、望远镜和显微镜中的透镜等光学仪器显微镜中的透镜等光学仪器加入加入PbOPbO方法：

方法：

普通玻璃在钢化炉里加热普通玻璃在钢化炉里加热软化，取出后再急速冷却。

软化，取出后再急速冷却。

蓝色蓝色（Co（Co22OO33）红色红色（Cu（Cu22O）O）淡绿色淡绿色（FeOFeO）彩色玻璃：

彩色玻璃：

金属氧化物均匀地分散到金属氧化物均匀地分散到玻璃态物质里，使玻璃呈玻璃态物质里，使玻璃呈现特征颜色。

现特征颜色。

钢化玻璃钢化玻璃（工艺处理）（工艺处理）用途用途:

工艺玻璃制品工艺玻璃制品用途用途:

汽车或火车车窗汽车或火车车窗性能性能:

机械强度大、抗震烈、机械强度大、抗震烈、不易破碎；碎块无棱角不易破碎；碎块无棱角二、陶瓷二、陶瓷陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑，是陶器的发明是人类早期科学技术发展史上的一个重要的里程碑，是人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应制人类第一次学会用黏土等天然物为原料，通过物理方法和化学反应制造出来的一种有用的人造材料造出来的一种有用的人造材料。

我们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品我们在日常生活中接触过哪些陶瓷制品?

图图3-25秦兵马俑是陶制品秦兵马俑是陶制品图图3-26景德镇瓷器闻名世界景德镇瓷器闻名世界我国我国陶都江苏宜兴陶都江苏宜兴的陶的陶器和器和瓷都江西景德镇瓷都江西景德镇的的瓷器，在世界上都享有瓷器，在世界上都享有声誉。

瓷器（声誉。

瓷器（英文名英文名china）成为中华民族）成为中华民族文化的象征之一。

文化的象征之一。

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土器、陶器炻土器、陶器炻器、瓷器器、瓷器种类种类抗氧化、抗酸碱耐腐抗氧化、抗酸碱耐腐蚀、耐高温绝缘、易蚀、耐高温绝缘、易成型成型性能性能反应条件反应条件高温高温混合、成型干燥、混合、成型干燥、烧结冷却烧结冷却生产过