硅是无机物,它是一种类金属元素。工业上由甲醇的高温催化氧化制取,催化剂为金属银或铁+钼/钒氧化物混合物。硅在自然界分布很广,在地壳中的原子百分含量为16.7%。是组成岩石矿物的一个基本元素,以石英砂和硅酸盐出现。
硅的定义
硅是一种类金属元素,化学符号Si,原名矽,原子序数14,相对原子质量28.085,密度2.33g/cm³,熔点1410℃,沸点2355℃,是元素周期表上IVA族的金属元素。硅有两种同素异形体:晶体硅和非晶硅。晶体硅呈钢灰色,非晶硅呈黑色。晶体硅是一种坚硬而有光泽的原子晶体,具有半导体特性。
硅具有活跃的化学性质,在高温下可与氧等元素结合。不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液。硅在自然界中广泛分布,很少以单质形式出现,主要以二氧化硅和硅酸盐的形式存在。它在地壳中约占26.4%,是地壳中仅次于氧的第二丰富的元素。主要用于生产高纯半导体、耐高温材料、光纤通信材料、有机硅化合物、合金,广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、轻工、农业等行业。
硅的理化性质是什么
一、物理性质
有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。晶体硅为灰黑色,无定形硅为深棕色粉末,密度2.33g/cm3,熔点1410℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体。不溶于水、硝酸和盐酸,溶于硝酸和氢氟酸的混合物以及碱。硬而有金属光泽。
Si为金刚石结构,在立方Fd3m空间群中结晶。硅原子与四个等效的硅原子成键,形成共用角的四面体。所有Si-Si键长均为2.36Å。
二、化学性质
硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。由于硅的最外层有四个电子,处于亚稳态,因此化学性质稳定,常温下很难与其他物质(除硝酸与氟化氢的混合液和碱液以外)发生反应。高温下可以与一些单质气体反应(O2、Cl2、F2),也可以与一些氧化物反应(硅热还原法炼镁)。
硅的应用有哪些
1、高纯半导体
高纯的单晶硅是重要的半导体材料,可制成二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路(包括人们计算机内的芯片和CPU),还可以做成太阳能光伏电池,将辐射能转变为电能,2012年中国已经超越欧洲、日本成为世界太阳能电池生产第一大国。
2、耐高温材料
硅可用来制作金属陶瓷复合材料,这种材料继承了金属和陶瓷的各自优点,同时还弥补了两者不足,具有耐高温、富韧性、可切割等优点。第一架航天飞机“哥伦比亚号”正是靠着硅瓦拼砌的外壳才抵挡住了飞机高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温。
3、光导纤维通信材料
纯二氧化硅可拉制出高透明度的玻璃纤维,该纤维是光导纤维通信的重要材料,这种通信方式代替了笨重的电缆,通信容量高,不受电、磁干扰,不怕窃听,具有高保密性。光导纤维通信使得人类的生活发生了革命性的巨变。
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