1概 论 第一章 硅单质及化合物的性质 1 .1 硅元素 硅 元 素 原 子 序 数14， 在 自 然 界 有 三 种 同 位 素 分 别 为28Si，29Si，30Si， 所 占 比 例 分 别 为92.23%， 4.67%， 3.10%， 硅 的 原 子 量 为 28.025。 硅 元 素 在 元 素 周 期 表 第 三 周 期 IVA族 ， 硅 原子 的 价 电 子 构 型 为3s23p2,价 电 子 数 目 与 价 电 子 轨 道 数 相 等 ,被 称 为 等 电 子 原 子 ， 电 负 性 为1.90， 原 子 的 共 价 半 径 为 117pm， 硅 主 要 氧 化 数 为 +4和 +2。 硅 在 地 壳 中 的 丰 度 为 25.90%，仅 次 于 氧 ， 硅 的 含 量 在 所 有 元 素 中 居 第 二 位 ，硅 在 自 然 界 主 要 以 氧 化 物 形 式 （ 如 硅 酸 盐 矿 石和 石 英 砂 ） 存 在 ， 不 存 在 单 质 。 1 .2 硅单质及其性质 1 .2 .1 硅的物理性质 硅 晶 体 是 原 子 晶 体 ，是 深 灰 色 而 带 有 金 属 光 泽 的 晶 体 ，它 的 熔 点 为 1420℃ ，沸 点 为 2355℃ ， 莫 氏 硬 度 为 6.5。 硅 晶 体 为 脆 性 ， 密 度 为 2.329g/cm3,比 热 为 0.7J/(g.K)。 硅 晶 体 形 成过 程 是 硅 原 子 中 的 价 电 子 进 行 杂 化 ， 形 成 四 个 sp3杂 化 轨 道 ， 相 邻 硅 原 子 的 杂 化 轨 道 相 互 重叠 ， 以 共 价 键 结 合 ， 形 成 硅 晶 体 。 在 常 压 下 硅 晶 体 具 有 金 刚 石 型 结 构 。 硅 单 质 是 半 导 体 ， 本征电 阻率为 2.3×105Ω·cm,介于 导 体 与 绝缘体 之间。 硅 晶 体 的 共价 键 （ 如 图1-1） 中 电 子 在 正常 情况下 是 束缚在 成 键 两原 子 周 围， 它 们不 会参与 导 电 。 因此在 绝对温度 零度 （ T=0K） 和 无外界 激发的 条 件 下 ， 硅 晶 体 没 有 自 由 电 子 存 在 。 图1-1 硅 晶 体 的 共 价 键 结 构 但 在 通 常 情况下 ， 有 部 分 电 子 因获 得 动 能 而 摆 脱 共 价 键 的 束缚， 成 为 自 由 电 子 。 而 成 键原 子 少 了 电 子 形 成 空 穴 （ 如 图1-2）。 ...
