1、4.1 硅 无机非金属材料一、半导体材料:1、半导体材料是指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。2、最早使用的半导体材料是锗。3、目前使用最广泛的半导体材料是硅。二、硅：1、存在形式： 硅在地壳中的含量仅次于氧，排名第二位 硅在自然界中只仅以化合态存在，主要存在形式为二氧化硅和硅酸盐2、分类：单质硅分为晶体硅和无定形硅（即非晶体硅）两种3、物理性质：晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体4、化学性质：(1) 常温下：化学性质稳定，不活泼，除了跟氟气，氢氟酸，强碱反应外，基本不跟其它物质反应（比如氧气，强酸等）A、硅跟氟气：Si2F2SiF4 B、硅跟氢氟酸：Si4HFSiF42H2C、硅
2、跟强碱（以NaOH为例）：Si2NaOHH2ONa2SiO32H2(2) 加热时：在加热条件下，硅可以和氧气、氯气等反应A、硅与氧气：SiO2SiO2B、硅与氯气：Si2Cl2SiCl45、硅的制备：(1) 粗硅的制取：常用焦炭在高温下还原二氧化硅，制得粗硅，方程式为： (2) 粗硅提纯：将粗硅在高温下和氯气生成四氯化硅（液态），四氯化硅经分馏提纯后，再用氢气还原，即可值得高纯度的硅，方程式为：Si(粗)2Cl2SiCl4 SiCl42H2Si(纯)4HCl6、硅的用途：太阳能电池、计算机芯片以及半导体材料等三、二氧化硅1、存在形式：二氧化硅广泛存在自然界中，是沙子、石英的主要成分，其中透明的
3、石英晶体俗称水晶。2、物理性质：熔点高，硬度大，不溶于水。3、结构：立体网状结构，SiO2属于原子晶体，直接由原子构成，不存在单个SiO2分子。4、化学性质：SiO2常温下化学性质很不活泼，不与水、酸反应（氢氟酸除外），能与强碱溶液、氢氟酸反应，高温条件下可以与碱性氧化物反应：(1) 酸性氧化物：可以和碱反应生成盐和水，可以和碱性氧化物反应 与强碱反应：SiO22NaOHNa2SiO3H2O（生成的硅酸钠具有粘性，所以不能用玻璃塞试剂瓶存放NaOH溶液和Na2SiO3溶液，避免Na2SiO3将瓶塞和试剂瓶粘住，打不开，应用橡皮塞）。 高温下与碱性氧化物反应：SiO2CaOCaSiO3(2) 弱
4、氧化性：比如粗硅的制取就是利用二氧化硅的弱氧化性。 方程式为：(3) 与氢氟酸反应：SiO24HFSiF4+2H2O（利用此反应，氢氟酸能雕刻玻璃；氢氟酸不能用玻璃试剂瓶存放，应用塑料瓶）。5、用途：光导纤维、压电材料等四、硅酸（H2SiO3）：1、物理性质：不溶于水的白色胶状物，能形成硅胶，吸水能力强。2、化学性质：H2SiO3是一种弱酸，酸性比碳酸还要弱，其酸酐为SiO2，但SiO2不溶于水，故不能直接由SiO2溶于水制得，而用可溶性硅酸盐与酸反应制取：（强酸制弱酸原理）Na2SiO32HCl2NaClH2SiO3 Na2SiO3CO2H2OH2SiO3Na2CO3（此方程式证明酸性：H2
5、SiO3H2CO3）3、用途：硅胶作干燥剂、催化剂的载体。五、硅酸盐:1、简介: 硅酸盐是由硅、氧、金属元素组成的化合物的总称，是传统的无机非金属材料。最常见的可溶性硅酸盐是Na2SiO3，Na2SiO3的水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色粘稠的液体，可以作黏胶剂和木材防火剂。硅酸钠水溶液久置在空气中容易变质：Na2SiO3CO2H2ONa2CO3H2SiO3（有白色沉淀生成）2、物理性质：硅酸盐，熔点高，大多数难溶于水，3、表示方法：(1) 化学式法：对于简单的硅酸盐，一般直接用化学式来表示，比如：硅酸钠，硅酸钙等。(2) 氧化物法：对于复杂的硅酸盐，一般用氧化物的形式来表示，但是并不
6、是说硅酸盐就是由各种氧化物组成，其表示方法为：A、先找出组成硅酸盐的组成元素，写成氧化物的形式，氧化物前面用系数来使原子个数前后守恒，其中系数只能是整数，各氧化物之间用隔开，比如：正长石：KAlSi3O8不能写成 K2OAl2O33SiO2，应写成K2OAl2O36SiO2 B、当氧化物的种类有很多种时，一般按照活泼金属氧化物较活泼金属氧化物二氧化硅水的顺序来写，其中金属氧化物的活泼性为氧化钾元氧化钠氧化钙氧化铝4、硅酸盐产品：玻璃、水泥、陶瓷(1) 玻璃：A、生产普通玻璃的主要原料：纯碱、石灰石、石英B、生产设备：玻璃熔炉C、形成玻璃的过程中的主要化学变化：Na2CO3+SiO2Na2SiO
7、3+CO2 CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2D、普通玻璃的主要成分：硅酸钠、硅酸钙、石英E、种类：普通玻璃、铅玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等。 其中铅玻璃因为折光率好，经常用作光学元件 有色玻璃：蓝色加入氧化钴，红色加入氧化亚铁 钢化玻璃：玻璃加热后，急剧冷却形成的 (2) 水泥 A、 生产水泥的主要原料：黏土、石灰石B、 普通水泥的主要成分：硅酸三钙（3 CaOSiO2）、硅酸二钙（2CaOSiO2）、铝酸三钙（3 CaOAl2O3）。 C、水泥的特点：具有水硬性 D、水泥的用途：用作钢筋混凝土（水泥、沙子、碎石的混合物叫做混凝土） (3) 陶瓷： A、陶瓷是最早使用的硅酸盐产品 B、制造陶瓷的主要原料：黏土C、陶瓷的优点：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等D、新型陶瓷材料： 高温结构陶瓷：主要包括氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷 生物陶瓷：氧化铝陶瓷等 压电陶瓷：能将极其微弱的机械振动转换成电信号第 5 页
