《硅无机非金属材料》参考课件4

第4章材料家族中的元素CPU硅芯片的使用材料是人类生产和生活的重要物质基础,是衡量一个国家科技和经济发展水平的重要标志之一.第1节硅无机非金属材料硅的化合物的使用在生活中常常可以见到，如石英，玻璃，水晶。远古时代人类就已经开始和使用陶瓷。但硅的单质直到18世纪上半叶有科学家制备出。硅发*展史硅的分布与存在存在：没有游离态，只有化合态。

分布：在地壳中居第二位。构成矿物和岩石的主要成分。OSiAlFe地壳中元素含量前四位一、单质硅与半导体材料物理性质结构与金刚石相似，故物理性质相似晶体硅1、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体。2、熔,沸点高、硬度大。3、晶体硅是良好的半导体。备注：常温下，除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。化学性质——不活泼(1)加热时：与O2，Cl2反应Si+O2==SiO2△（2）硅的制备SiO2+2C===Si+2CO高温硅的提纯Si+2Cl2＝SiCl4△SiCl4+2H2＝Si+4HCl△硅的用途

硅除作为半导体材料用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造太阳能电池，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。石英玛瑙水晶二、二氧化硅与光导纤维

物理性质：

SiO2

主要是由硅原子和氧原子构成，不溶于水，熔点高、硬度大。结构与金刚石相似，故物理性质相似CO2与碱反应2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O与碱性氧化物反应与水反应CO2+H2O=H2CO3与酸反应

不反应CO2+Na2O===Na2CO3知识回顾：CO2性质二氧化硅化学的性质（1）酸性氧化物：与强碱发生反应。2NaOH+SiO2=Na2SiO3+H2O硅酸钠：硅酸钠的水溶液称水玻璃具有粘性，故不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，见光易分解的物质——棕色瓶。如：AgBr,HClO等

强氧化性溶液不能用橡胶塞，应该用玻璃塞。如：浓HNO3,KMnO4等液封法保存的物质。钠——煤油,液溴——水

（4）玻璃雕刻：常温与氢氟酸反应4HF+SiO2=SiF4↑+2H2O（反应进行的实质：平衡移动）（2）与碱性氧化物：SiO2+CaO===CaSiO3高温（3）与水的反应SiO2不与水反应（沙子不溶于水）二氧化硅的用途制宝石仪器(化学光学)钟表光缆建筑材料等光纤光缆普通电缆每根光纤可同时通过10亿路电话8管同轴电缆每条通话1800路原料来源广资源较少质量轻，不怕腐蚀

铺设方便质量重，怕腐蚀抗电磁干扰，保密性好，

不发生电辐射不抗电磁干扰，发生电辐射三、硅酸盐与无机非金属材料H2SiO3不溶于水的酸，酸性比H2CO3弱Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3

（硅酸是溶于水的酸，故不能直接溶于水制得

）硅酸盐：一般是由硅，氧，金属组成的化合物（1）硅酸盐的表示通常氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属氧化物在前，再写SiO2，最后写H2O；氧化物之间用“·”隔开。例：Na2SiO3可以写成Na2O·SiO2制备:Na2SiO3+HCl=2NaCl+H2SiO3

（2）硅酸盐的工业产物玻璃传统的无机材料原料：纯碱石灰石石英设备：玻璃熔炉条件：高温熔融主要反应：Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑高温CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑高温主要成分：硅酸钠，硅酸钙，二氧化硅

（没有一定的熔点）有色玻璃:在玻璃中添加有色氧化物如:蓝色氧化钴(Co2O3)

红色氧化亚铜(Cu2O)有色玻璃钢化玻璃钢化玻璃:普通玻璃加热熔化急速冷却，强度为普通玻璃4-6倍，不易破碎，即使破碎了，碎块也没有尖锐是棱角。水泥原料：黏土，石灰石，石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成分：3CaO·SiO2硅酸三钙

2CaO·SiO2硅酸二钙

3CaO·Al2O3铝酸三钙(水硬性)名称水泥砂浆原料水泥沙子水用途建筑粘合剂混凝土水泥沙子碎石建造厂房钢筋混凝土钢筋混凝土建造高楼桥梁水坝几种常见的水泥制品原料：黏土条件：高温煅烧瓷器人类应用最早的硅酸盐材料描述景德镇陶瓷有这样一句话：薄如纸，声如磬，色如玉。景德镇是著名的瓷都,而陶瓷又起源于中国.青花瓷高温结构陶瓷在航天事业的运用原因是因为它具有耐高温，耐氧化，超强，超硬的特点。它可以在各种的环境下使用。同时也是造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，大大提高能源的利用率。高温结构陶瓷几种新型陶瓷材料

生物陶瓷这种陶瓷强度大，韧性好，与人体亲和力好。是目前人体骨骼和牙齿的重要移植材料。在这一领域，我国处于领先水平。

压电陶瓷安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打就产生电火花，将机械能转化为电能。硅元素单质硅F2，HF，NaOH

加热能与某些非金属单质反应（O2、Cl2）O2二氧化硅是光