《硅及其化合物》ppt课件

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1、碳族元素硅的性质硅的基本物化性质晶体硅为灰黑色，无定形硅为黑色，结晶型的硅为暗黑蓝色，密度2.32-2.34g·cm-3，熔点1414℃，沸点2900℃，晶体硅属于原子晶体，硬而有金属光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于制造合金如硅铁、硅钢等，单晶硅是一种重要的半导体材料，用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。硅在自然界分布极广，地壳中约含27.6％，含量仅次于氧，居第二位。元素发现史1787年，拉瓦锡首次发现硅存在于岩石中。然而在1800年，戴维将其错认为一种化合物。1811年，盖-吕萨克和Théna

2、rd可能已经通过将单质钾和四氟化硅混合加热的方法制备了不纯的无定形硅。1823年，硅首次作为一种元素被贝采利乌斯发现，并于一年后提炼出了无定形硅，其方法与盖-吕萨克使用的方法大致相同。他随后还用反复清洗的方法将单质硅提纯。硅的制备注：最终产品虽然纯度较高，但若需制备半导体高纯硅仍要用区域熔炼的方法提纯。背景链接：区域熔炼法区域熔炼法是根据液固平衡原理，利用熔融－固化过程以去除杂质的方法。区域熔融可把杂质从一个元素或化合物中除掉，以达到提纯的目的。也可把需要的杂质重新均匀分配于一个物质中，以控制它的成分。区域熔融在纯化金属上是最有用的方法。应用这种技术一般可使纯度达到99.999％。区域熔

3、融过程是将样品做成薄杆状，长度为0.6～3米或更长。这个杆状物封闭在一个管内，水平或垂直地悬浮着。一个能够加热的窄环套在它的周围。环的温度保持在这个固体的熔点以上几度。窄环以极慢速度(1～3米／时)沿着杆状物移动。在样品中，实际上等于一个窄的熔融区沿着杆状物前进。区域的前边形成液体，而固体则在后面沉淀出来。较易熔于液相而难熔于固相的杂质，跟随这个熔融区。较难熔于液相的，就留在后面。杂质的存在，能降低一种物质的凝固点。熔融区向前移动时，更多的杂质就浓集在它后面凝固的部分。操作终了时，把杆状物后端凝固的杂质，简单地切去即可。经过多次重复操作，可以达到高度纯化。环的操作可以循环多次，也可以同时

4、使用几个环，这个过程叫做区域精制。熔融区沿着杆状物前后移动，则可降低成分的区别，使这个物质恢复均匀性，这个过程叫做区域调平。硅与非金属单质的反应请同学们写出上图中的所有方程式硅与酸反应硅遇到氧化性的酸发生钝化，可溶于HF-HNO3的混合酸中3Si+4HNO3+18HF＝3H2SiF6+4NO+8H2O硅与氟化氢反应：Si+4HF＝SiF4+2H2硅与氢氟酸反应：SiF4+2HF＝H2SiF6硅与碱反应二氧化硅二氧化硅是无色晶体，硅原子和氧原子以SiO4四面体的形式相互连接在一起，属于原子晶体，因此性质与CO2差异很大。SiO2的熔沸点分别为1713℃、2230℃。气相二氧化硅（俗称气相白

5、碳黑）为人工合成物无定形白色流动性粉末，具有各种比表面积和容积严格的粒度分布。本产品是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅，无污染的非金属氧化物。其原生粒径介于7～80nm之间，比表面积一般大于100㎡/g。由于其纳米效应，在材料中表现出卓越的补强、增稠、触变、绝缘、消光、防流挂等性质，因而广泛的应用于橡胶、塑料、涂料、胶粘剂、密封胶等高分子工业领域。二氧化硅难溶于普通酸，但能溶于热碱和氢氟酸中硅酸目前实验室发现的硅酸有五种：SiO2·3.5H2O、SiO2·2H2O（即原硅酸H4SiO4）、SiO2·1.5H2O（即焦硅酸H6Si2O7）、SiO2·H2O（即偏硅酸H2SiO3）、

6、SiO2·0.5H2O（即二偏硅酸H2Si2O5）。但通常人们习惯用H2SiO3和MSiO3表示硅酸和硅酸盐。H2SiO3是二元弱酸，和碱反应生成硅酸钠，在强碱性溶液中（pH≥14时），主要以SiO4的形式存在；当pH值在11~13.5之间时，主要以Si2O5存在；pH＜11时所合成较大的同多酸根离子；pH再低时，则以硅酸凝胶析出；当pH=5.8时，胶凝速率最快。在0℃、pH=2~3的水溶液中，SiCl4可以水解得到0.1mol/L的H4SiO4溶液：SiCl4+4H2O＝H4SiO4+4HCl常温下，用80%以上的硫酸与Na2SiO3粉体反应可以得到H2SiO3溶液：Na2SiO3+H

7、2SO4＝H2SiO3+Na2SO4硅胶硅胶是由硅酸凝胶mSiO2·nH2O适当脱水而成的颗粒大小不同的多孔物质。具有开放的多孔结构，比表面（单位质量的表面积）很大，能吸附许多物质，是一种很好的干燥剂、吸附剂和催化剂载体。硅胶的吸附作用主要是物理吸附，可以再生和反复使用。在碱金属硅酸盐（如硅酸钠）溶液中加酸，使之酸化，再加入一定量的电解质进行搅拌，即生成硅酸凝胶；或者在较浓的硅酸钠溶液中加酸或铵盐也能生成硅酸凝胶。将硅酸凝胶静置几小