二氧化硅是原子晶体,晶体类型为石英。二氧化硅是以无限延伸的结构存在的,它是靠共价键结合的没有分子间作用力,二氧化硅是一种无机物,化学式为SiO?,硅原子位于正四面体的中心。
纯净的天然二氧化硅晶体,是一种坚硬、脆性、难溶的无色透明的固体,常用于制造光学仪器等。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。
二氧化硅什么晶体类型
二氧化硅(SiO2)是所有矿物中最丰富的。自然界中存在的二氧化硅称硅石,约占地壳总重量的12%。硅石有石英、鳞石英和方石英三种不同的晶型,石英在室温下最稳定,另两种在高温下稳定,因它们转变成石英的速度很慢,所以在室温亦有存在。
二氧化硅俗名硅石,化学式SiO2。是硅的最普遍、最稳定的化合物,它广泛分布于自然界中,构成了各种矿物和岩石。硅石以晶体和无定形两种状态存在,晶体硅石最重要的是石英,是原子晶体。
纯石英无色透明,有玻璃光泽,性硬,称为晶石。含有微量杂质而呈现不同颜色的结晶即为水晶,含有二氧化锰的,称为蓝宝石;有碳质的为墨晶;含有气泡的为乳白晶,此外,还有黄水晶、紫水晶、烟水晶等,这些都是名贵的矿石。
二氧化硅的分子结构
SiO2晶体有多种晶型,其基本结构单元是四面体,每个Si周围结合4个O,Si在中心,O在四个顶角;最小环上有6个硅原子和六个氧原子。许多这样的四面体又通过顶角的O相连接,每个O为两个四面体所共有,即每个O与2个Si相结合。实际上,SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。
因此,通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO4四面体不仅存在于SiO2晶体中,而且存在于所有硅酸盐矿石中,是构成多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架。
二氧化硅晶体中,硅原子位于正四面体的中心,四个氧原子位于正四面体的四个顶角上,许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连,每个氧原子为两个四面体共有,即每个氧原子与两个硅原子相结合。二氧化硅的最简式是SiO2,但SiO2不代表一个简单分子,仅表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。
二氧化硅的化学性质
化学性质比较稳定,不溶于水也不跟水反应,是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水;跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(热浓磷酸除外)。
常见的浓磷酸(或者说焦磷酸)在高温下即可腐蚀二氧化硅,生成杂多酸[2],高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐蚀二氧化硅,鉴于此性质,硼酸盐可以用于陶瓷烧制中的助熔剂,除此之外氟化氢也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O。
酸氧通性
二氧化硅与碱性氧化物:SiO2+CaO=(高温)CaSiO3.二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O。
在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:SiO2+2C=(高温)Si+2CO↑,SiO2+2Mg=(高温)Si+2MgO,3SiO2+4Al=(高温)3Si+2Al2O3↑;若c过量,则发生反应:Si+C=高温=SiC(金刚砂)。
硅酸酸酐
二氧化硅不与水反应,即与水接触不生成硅酸,但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐。
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