二氧化硅
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SiO2又稱硅石。在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無(wú)色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.2 ～2.66.熔點(diǎn)1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點(diǎn)2230℃，相對(duì)介電常數(shù)為3.9。不溶于水微溶于酸，呈顆粒狀態(tài)時(shí)能和熔融堿類起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅等。
二氧化硅
silicon dioxide
CAS號(hào)：7631-86-9
分子形狀：四方晶系
摩爾質(zhì)量:60.1 g mol-1
化學(xué)式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一種堅(jiān)硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現(xiàn)。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態(tài)和無(wú)定形兩大類，晶態(tài)二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無(wú)色晶體，大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個(gè)氧原子形成的四面體結(jié)構(gòu)的原子晶體，整個(gè)晶體又可以看作是一個(gè)巨大分子，SiO2是最簡(jiǎn)式，并不表示單個(gè)分子?！ ?/p>
目錄 |
物理性質(zhì)
硬度大，密度2.32g/cm3，熔點(diǎn)1723±5℃，沸點(diǎn)2230℃。無(wú)定形二氧化硅為白色固體或粉末?！ ?/p>
化學(xué)性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。不溶于水也不跟水反應(yīng)。是酸性氧化物，不跟一般酸反應(yīng)。氣態(tài)氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)四氟化硅。跟熱的強(qiáng)堿溶液或熔化的堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽。用于制造石英玻璃、光學(xué)儀器、化學(xué)器皿、普通玻璃、耐火材料、光導(dǎo)纖維，陶瓷等。二氧化硅的性質(zhì)不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵酸以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：測(cè)其二氧化硅的比表面積。
SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O
酸氧通性：
二氧化硅與堿性氧化物
SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3
二氧化硅能溶于濃熱的強(qiáng)堿溶液：
SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O
在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：
SiO2＋2C＝（高溫）Si＋2CO↑
結(jié)構(gòu)
在大多數(shù)微電子工藝感興趣的溫度范圍內(nèi)，二氧化硅的結(jié)晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長(zhǎng)范圍有序，但她卻表現(xiàn)出短的有序結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)可認(rèn)為是4個(gè)氧原子位于三角形多面的腳上。多面體中心是一個(gè)硅原子。這樣，每4個(gè)氧原子近似共價(jià)鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價(jià)外殼。如果每個(gè)氧原子是兩個(gè)多面體的一部分，則氧的化合價(jià)也被滿足，結(jié)果就成了稱為石英的規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個(gè)硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和一個(gè)硅原子鍵合?？梢哉J(rèn)為熱生長(zhǎng)二氧化硅主要是由人以方向的多面體網(wǎng)絡(luò)組成的。與無(wú)氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無(wú)氧橋的比率遠(yuǎn)大于濕氧氧化層。因此，可以認(rèn)為，SiO2與其說(shuō)是原子晶體，卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價(jià)鍵向離子鍵過(guò)渡?！ ?/p>
應(yīng)用
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導(dǎo)纖維、電子工業(yè)的重要部件、光學(xué)儀器、工藝品和耐火材料的原料。
當(dāng)二氧化硅結(jié)晶完美時(shí)就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小于幾微米時(shí)，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。
石英塊又名硅石， 主要是生產(chǎn)石英砂(又稱硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料?！ ?/p>
玻璃
平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導(dǎo)電玻璃、玻璃布及防 射線特種玻璃等的主要原料
陶瓷及耐火材料
瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料
冶金
硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑
建筑
混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗(yàn)材料（即水泥標(biāo)準(zhǔn)砂）等
化工
硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無(wú)定形二氧化硅微粉
機(jī)械
鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）
電子
高純度金屬硅、通訊用光纖等
橡膠、塑料
（可提高耐磨性）
涂料
填料
填料（可提高涂料的耐候性）
食品
在食品工業(yè)中主要用于防止粉狀食品聚集結(jié)塊，以保持自由流動(dòng)的一類食品添加劑或用于吸附液態(tài)的香料、油脂、維生素等，使之成為粉末狀，如粉末油脂、固體香料和固體酒之類制品。（例：奶粉）
危害
二氧化硅在日常生活、生產(chǎn)和科研等方面有著重要的用途，但有時(shí)也會(huì)對(duì)人體造成危害。
二氧化硅的粉塵極細(xì)，比表面積達(dá)到100m2/g以上可以懸浮在空氣中，如果人長(zhǎng)期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會(huì)患硅肺病（因硅舊稱為矽，硅肺舊稱為矽肺）。
硅肺是一種職業(yè)病，它的發(fā)生及嚴(yán)重程度，取決于空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含量，以及與人的接觸時(shí)間等。長(zhǎng)期在二氧化硅粉塵含量較高的地方，如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場(chǎng)所工作的人易患此病。
因此，在這些粉塵較多的工作場(chǎng)所，因采取嚴(yán)格的勞動(dòng)保護(hù)措施，采用多種技術(shù)和設(shè)備控制工作場(chǎng)所的粉塵含量，以保證工作人員的身體健康。
參看
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