最新14含硅矿物与信息材料

4、硅的工业制法
课本P82
高温
工业制粗硅： SiO2+2C===Si+2CO↑
高温
Si+2Cl2===பைடு நூலகம்iCl4
粗硅提纯：
高温
SiCl4+2H2===Si+4HCl
5、硅的用途
高纯硅：半导体材料。（集成电路、晶体管、硅
整流器、太阳能电池等） 变压器铁芯（含硅4%的钢有导磁性）
合金： 耐酸设备（含硅15%左右的钢有耐酸性）
硅酸钠： Na2SiO3 石棉：CaMg3Si4O12
Na2O·SiO2
CaO·3MgO·4SiO2
普通玻璃： CaNa2Si6O14 Na2O·CaO·6SiO2
长石：KAlSi3O8
K2O·Al2O3·6SiO2
人 类 文
石器——燧石取火 硅酸盐——水泥、玻璃、陶瓷
传 统 材 料
明
原料：黏土
发 展
常温下，化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸 和强碱外，硅不跟其他物质（如氧气、氯气、 硫酸、硝酸等）起反应。
Si+2F2=SiF4 Si ＋ 4HF ＝ SiF4 ↑ ＋ 2H2 ↑ Si＋2NaOH ＋ H2O ＝ Na2SiO3 ＋ 2H2↑
在加热条件下，能跟一些非金属反应。 高温
Si+O2==SiO2 Si+2H2===SiH4
SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
3、在玻璃表面镀金属膜可以制得镀膜玻璃。镀膜 玻璃外形美观，还可以阻挡红外线及紫外线的穿 透。在玻璃上镀银、真空镀铝是制造镀膜玻璃常 用的方法。
4、夹层玻璃
夹层玻璃受到撞击时只会裂开，而不会粉碎。夹层 玻璃共有三层，两层玻璃夹着厚度约为0.76mm的中间层。 夹层玻璃中间层的材料通常为性能较好的聚乙烯醇丁醛 （PVB）。当玻璃受到撞击而损坏时，中间的胶片便可粘 着外面的玻璃，防止碎片四处飞散。
光线变暗，银和溴在氧化铜的催化作用下，重 新生成溴化银。于是玻璃的颜色自动变浅，透光 性增强。
1、玻璃加热到一定温度后急剧冷却， 就可以得到钢化玻璃。
2、氢氟酸(HF)对玻璃具有腐蚀作用，可用于在 玻璃上雕刻各种精美图案，也可用于在玻璃仪 器(量筒、滴定管等)上标注刻度及文字。氢氟酸与 玻璃发生的反应可以表示为：
光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。 首先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那 么细的光导纤维可以通几万路电话或2 000路电视。 如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量 更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干 扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信 损耗低，目前无中继传送距离一般为30～70 km(而 同轴电缆每隔1．5 km就需设立一个中继站，来补 偿电信号在传输中的损耗)，很适合远距离信息传 输。
14含硅矿物与信息材料
晶体结构
硅单质有晶体和无定形两种，晶体硅的S结i
构跟金刚石相似，都是具有正四面体结构的立
体网状结构的晶体。
109º28'
晶体硅的晶体结构与金刚石相似，也是
由一个硅原子与4个硅原子结合形成
正四面体，许多这样的正四面体向
周围空间延伸形成空间网状
的结构。但由于硅原子半
光导纤维的制造与应用
把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高 温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化 硅。
SiCl4(g)＋O2(g) 1300℃ SiO2＋2Cl2(g)
把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成 “玻璃棒”，在1900～2000℃的高温下再将其熔 化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。
用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干 条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝(直径 在10μm以下)用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。
实质： SiO32- +2H+ +H2O=H4SiO4↓(原硅酸) H4SiO4=H2O+ H2SiO3 (干胶)
硅酸凝胶经干燥脱水就形成干胶， 称为“硅胶”。
硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作 实验室和袋装食品，瓶装药品等的干燥剂， 也可以用作催化剂的载体。
硅酸盐
硅酸盐可用氧化物的形式表示，如：
玻璃 聚乙烯醇丁醛 玻璃
光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技 发展提供了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤 维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网 络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克 服了传统陶瓷的脆性。
由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤 通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大 103～104倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以 节约大量有色金属。据统计，生产l km长的光缆只需几克 超纯石英玻璃，约可节省铜1.1t 。
径比碳原子半径大，所以，
其熔沸点要比金刚石低，
硬度要比金刚石小。
原子晶体
2、硅的物理性质
• 硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰 黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。
• 硅的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很 高，硬度大。
• 导电性介于导体和绝缘体之间，具有良好 的半导性。(良好的半导体材料)
3、硅的化学性质
硅酸盐
硅酸盐的结构很复杂，一般都不溶于水。
最简单的硅酸盐是硅酸钠（Na2SiO3） 其水溶液 俗称为水玻璃，可用作粘合剂、 防腐剂、防火剂等
与盐酸反应：SiO32- +2H+ =H2SiO3↓ 与CO2反应： SiO32- +CO2+H2O= H2SiO3↓+CO32-
SiO32- +2 CO2+2H2O= H2SiO3↓+2HCO3-
纯碱 石灰石
SiO2 SiO2
+ +
Na2CO3 CaCO3
高==温CO2 == CO2
+ +
Na2SiO3 CaSiO3
石英
玻璃窑 高温
成分：Na2SiO3 、CaSiO3 、 SiO2
在玻璃中加入适量的溴化银(AgBr)和氧化铜 的微小晶粒，经过适当的热处理，可以制成变色 玻璃。当强光照射到玻璃上，溴化银分解为银和 溴单质，分解出的银原子聚集成银的微小晶粒， 使玻璃呈现暗棕色，能挡住大部分光线。
二氧化硅——光导纤维
新信 型息
史 单晶硅——集成电路
材材 料料
硅酸盐产品简介：
产品
主要原料 主要设备
反应 条件
主要反应或主要 成分
主要 性质
水泥
粘土、石 灰石 (适 量石膏)
水泥回 转窑
高温
硅酸三钙：3CaO·SiO2 硅酸二钙：2CaO·SiO2 铝酸三钙：3CaO·Al2O3
水 硬 性
高温
玻璃