硅及其化合物的化学性质?用化学方程式表示硅及其化合物的化学性质.

Question

硅及其化合物的化学性质?
用化学方程式表示硅及其化合物的化学性质.

Answer 1

硅以大量的硅酸盐矿和石英矿存在于自然界中.如果说碳是组成生物界的主要元素,那么,硅就是构成地球上矿物界的主要元素.
硅在地壳中的丰度为27.7%,在所有的元素中居第二位,地壳中含量最多的元素氧和硅结合形成的二氧化硅SiO2,占地壳总质量的87%.
单晶硅和多晶硅的区别是,当熔融的单质硅凝固时,硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则形成单晶硅.如果这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则形成多晶硅.
硅有晶态和无定形两种同素异形体.晶态硅又分为单晶硅和多晶硅,它们均具有金刚石晶格,晶体硬而脆,具有金属光泽,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质.晶态硅的熔点1410C,沸点2355C,密无定形硅是一种黑灰色的粉末.
硅的化学性质
硅在常温下不活泼,其主要的化学性质如下：
(1)与非金属作用
常温下Si只能与F2反应,在F2中瞬间燃烧,生成SiF4.
Si+F2 === Si+F4
加热时,能与其它卤素反应生成卤化硅,与氧反应生成SiO2:
Si+2F2 SiF4 (X=Cl,Br,I)
Si+O2 SiO2 (SiO2的微观结构)
在高温下,硅与碳、氮、硫等非金属单质化合,分别生成碳化硅SiC、氮化硅Si3N4和硫化硅SiS2等.
Si+C SiC
3Si+2N2 Si3N4
Si+2S SiS2
(2)与酸作用
Si在含氧酸中被钝化,但与氢氟酸及其混合酸反应,生成SiF4或H2SiF6:
Si+4HF SiF4↑+2H2↑
3Si+4HNO3+18HF === 3H2SiF6+4NO↑+8H2O
(3)与碱作用
无定形硅能与碱猛烈反应生成可溶性硅酸盐,并放出氢气：
Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑
(4)与金属作用
硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合,生成相应的金属硅化物.
硅的用途
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.
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磨擦产生的高温,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.
聚氧硅材料的应用1
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.
硅橡胶具有良好的绝缘改组,长期不龟裂、不老化,没有毒性,还可以作为医用高分子材料.
硅油,是一种很好的润滑剂,由于它的粘度受温度变化的影响小,流动性好,蒸气压低,在高温或寒冷的环境中都能使用.硅元素进入有机世界,将它优异的无机性质揉进有机物里,使有机硅化合物别具一格,开辟了新的领域.