硅的性质、制备及用途

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1、学号：20105051242学年论文（本科）系（院）化学化工学院专业化学年级2010级姓名郑晓丽论文（设计）题目硅的性质、制备及用途指导教师王岩职称副教授成绩2011年6月6日-1-目录摘要………………………………………………………………1关键词……………………………………………………………1Abstracts…………………………………………………………1Keywords………………………………………………………1引言……………………………………………………………11.硅的结构和性质……………………

2、……………………12.常见的化学反应……………………………………………23.硅的制备…………………………………………………24.硅的用途…………………………………………4参考文献………………………………………………………55硅的性质、制备及用途姓名：郑晓丽学号：20105051242化学化工学院化学专业指导老师：王岩职称：副教授摘要：本文主要介绍硅的物理性质，化学性质及其制备方法。与此同时硅在工业生产、科技中也有极其重要的作用，文章列出了硅的一些比较重要的用途。关键词：硅；晶体；制备；用途Abstr

3、act:Thispaperdescribesthephysicalpropertiesofsilicon,chemicalpropertiesandpreparationmethods.Atthesametimesiliconinindustrialproduction,technologyalsohasanimportantrole,thearticlelistssomeofthemoreimportantofsiliconuseKeywords:silicon;crystal;preparati

4、on;use引言随着我国工业、科技的发展，对硅的需求越来越多，从而促使硅产业的发展，使硅的产量逐年增高。与此同时高科技对硅纯度要求也越来越高，这就要求我国致力于硅的研究，打开硅产业的广阔前景。近几年我国硅产业不断发展，也带动了科技的新的飞跃。本文主要就其性质，制备及用途作简要说明。1硅的性质1.1硅的发现1823年，瑞典的贝采利乌斯，用氟化硅或氟硅酸钾与钾共热，得到粉状硅1.2硅的结构硅：原子序数14，原子结构示意图如下：1.3硅的含量及其存在形式含量：在地壳中，它的含量仅次于氧，居第二位。存在形式

5、：在自然界中，没有游离态的硅，只有化和态的硅。1.4硅的物理性质晶体硅为钢灰色，无定形硅为黑色，密度2.4g／cm3，熔点1420℃，沸点2355℃51.5硅的化学性质晶体硅属于原子晶体，硬而有光泽，有半导体性质。硅的化学性质比较活泼，在高温下能与氧气等多种元素化合，不溶于水、硝酸和盐酸，溶于氢氟酸和碱液，用于造制合金如硅铁、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。结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与

6、其他物质发生反应。2常见的化学反应(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SiF4Si+F2===SiF4加热时，能与其它卤素反应生成卤化硅，与氧反应生成SiO2Si+2X2===SiX4(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===SiC3Si+2N2===Si3N4Si+2S===SiS2(2)与酸作用Si在含氧酸中被钝化，但与氢氟酸及

7、其混合酸反应，生成SiF4或H2SiF6Si+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。3硅的制备51.1金属热还原法在实验室中，可将金属镁与二氧化硅的为细粉末混合加热而制得纯硅，其主要反映式SiO2+2Mg→Si+2MgO反应得到一种多孔的块状物体，

8、用盐酸来处理，将氧化镁转化为氟化镁：2MgO+4HCl→MgCl2+2H2O洗涤，过滤分离后，滤渣（不容于盐酸的固态物）即是硅和未反应的二氧化硅。用氢氟酸处理此滤渣，氢氟酸与二氧化硅起作用形成四氟化硅与水SiO2+4HF→SiF4+2H2O四氟化硅是无色的气体，很易挥发，剩下的暗褐色的残渣即是无定形硅另外，用铝、锌还原二氧化硅也可以制得无定型硅，其原理与镁热还原二氧化硅基本相同。德国Heliotronic/Wacker公司引入CaO-SiO2液相助熔剂，在1600-1