硅的化合物的性质

硅的化合物的性质

(一)二氧化硅

1.物理性质

天然二氧化硅分为晶体二氧化硅和无定型二氧化硅两

大类。天然的晶体二氧化硅俗名“石英”，或叫“水晶”，是透明的六方柱状固体；无定型二氧化硅主要有硅藻土等。二氧化硅固体硬度大，熔沸点高，不导电，难溶于水。

2.结构

晶体二氧化硅是硅原子与氧原子以共价键形成的空间

立体网状结构，属于原子晶体。1个硅原子与4个氧原子结合，1个氧原子与2个硅原子结合；因此，硅原子与氧原子的个数比为:Si∶O＝1∶2，是化学式，物质中并没有“SiO??2”分子；1mol二氧化硅晶体中含有:4molSi－O键、1mol硅原子和2mol氧原子。二氧化硅晶体的平面结构示意图如下所示：

但二氧化硅晶体实际并非平面结构，而是一个空间立体网状结构。二氧化硅晶体中的Si－O键能很大，因而二氧化硅的性质十分稳定。

3.化学性质

①二氧化硅是硅酸的酸酐，因此二氧化硅被称为硅酸

酐，属于酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性（二氧化硅不能与水反应生成硅酸）。

A.与强碱反应：SiO??2＋2NaOHNa??2SiO??3＋H??2O。

B.与碱性氧化物反应：CaO＋SiO??2高温CaSiO??3，Na??2O＋SiO??2高温Na??2SiO??3。

C.与盐反应：CaCO??3＋SiO??2高温CaSiO??3

＋??CO??2↑，Na??2CO??3＋SiO??2高温Na??2SiO??3＋CO??2↑。

(二)硅酸和原硅酸

1.硅酸（H??2SiO??3）

①物理性质：硅酸为白色、粉末状固体，难溶于水。

②化学性质：

A.弱酸性。硅酸是酸性比碳酸还弱的弱酸，不能使指示剂变色，但具有酸的部分性质。例如，

a.分步电离：H??2SiO??3HSiO??3＋H??＋，

HSiO??-??3SiO????2－??-??3＋H??＋。

注意：硅酸的第一步电离就十分微弱，第二步电离更加微弱，几乎难以进行。因此，硅酸的酸性极弱。

b.与强碱反应：H??2SiO??3＋2NaOHNa??2SiO??3＋

2H??2O。

B.不稳定性。硅酸很不稳定，受热就能分解。

注意：硅酸不能由其酸酐二氧化硅直接与水反应生成，

但硅酸受热分解可以生成二氧化硅；因此，二氧化硅仍然是硅酸的酸酐。硅酸是由可溶性硅酸盐与酸反应生成，如Na??2SiO??3＋CO??2＋H??2OH??2SiO??3↓＋

Na??2CO??3。

2.原硅酸（H??4SiO??4）

①物理性质：原硅酸为白色、胶状固体，难溶于水。

②化学性质：

A.弱酸性。原硅酸也是酸性比碳酸还弱的弱酸，不能使指示剂变色，但具有酸的部分性质。

B.不稳定性。原硅酸很不稳定，在空气中放置较长时间或受热就能分解生成硅酸，反应为H??4SiO??4△H??2SiO??3＋H??2O，如果继续加热硅酸也能分解：H??2SiO??3△SiO??2＋H??2O。

注意：硅酸与原硅酸在组成上相差一个水分子，这同磷酸和偏磷酸的关系相似，按照通常的命名方法，

“H??4SiO??4”应叫硅酸，“H??2SiO??3”应叫偏硅酸，但因“H??4SiO??4”极不稳定，很难长时间存在，所以，“H??4SiO??4”就叫原硅酸，“H??2SiO??3”叫硅酸。

另外，可溶性硅酸盐与较强的酸反应，最初生成的是原硅酸，如Na??2SiO??3＋2HCl＋H??2O??H??4SiO??4↓＋

2NaCl；生成的原硅酸分解后才生成硅酸。

(三)硅酸盐

硅酸、原硅酸以及由它们缩水生成的各种酸对应的盐通称为硅酸盐。

硅酸盐中，除碱金属对应的硅酸盐能溶于水之外，其他的硅酸盐都难溶于水。

硅酸钠是最常见的可溶性硅酸盐，其水溶液?┧酌?水玻璃；水玻璃是无色黏稠的液体，是矿物胶，具有很强的黏合性，用作黏合剂、防腐剂和耐火材料。

硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的5％左右。

硅酸盐种类繁多，结构复杂。习惯上用二氧化硅和金属氧化物的形式表示硅酸盐的组成，通式

为??a??M????x??O????y?????b??SiO??2???c??H??2O（M为金属元素原子，??a、b、c??为自然数，当金属氧化物有多种时，按照K??2O、Na??2O、CaO、MgO、Al??2O??3等的顺序排列）；但是不能认为硅酸盐就是由金属氧化物、二氧化硅和水按照一定比例组成的。例如，

硅酸钠：Na??2SiO??3，写作Na??2O?SiO??2。

镁橄榄石：Mg??2SiO??4，写作2MgO?SiO??2。

高岭土：Al??2(Si??2O??5)(OH)??4，写作

Al??2O??3???2SiO??2?2H??2O。

（作者单位：江苏省靖江市斜桥中学）