《无机非金属材料的主角—硅》课件3VIP专享VIP免费

第四章材料家族中的元素§4.1无机非金属材料-硅在美国旧金山，有个最大的高科技工业园区，称之为“硅谷”，它是现代电子工业和计算机发展的基地。这说明硅在电子工业革命中起着非常重要作用。以硅为基础而制成的晶体管是计算机的心脏。硅在电子工业中重要作用元素周期表半导体一、硅（Silicon）1、含量和存在在地壳中，硅的含量居第二位，仅次于氧自然界中，硅无游离态存在，只以化合态存在（以SiO2或硅酸盐的形式存在）是构成矿物和岩石的主要成分半导体材料：指导电能力介于和之间的一类材料，最早使用的半导体材料是，现在最广泛使用的半导体材料是导体绝缘体锗硅二氧化硅、硅酸盐；地壳中含量26.3%。约占地壳质量的90%以上。为什么构成岩石和矿物的基本元素是硅?硅半导体材料。硅有晶体硅和无定形硅两种单质二、硅单质（Si）1.物理性质：灰黑色，硬而脆，有金属光泽的固体，熔点、沸点高，硬度大，+14284+6242.硅的原子结构碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石与许多矿物的基本元素SiC因为硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.所以常温下，碳、硅单质的化学性质不活泼3.化学性质常温下，化学性质稳定，只与强碱、氢氟酸、氟气反应①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑加热下，较活泼Si+O2SiO2△（唯一与NaOH溶液反应放出H2的非金属单质）Si＋2Cl2＝SiCl4（液体，易挥发）高温经蒸馏提纯后，再用氢气还原制得纯硅。4、硅的制备工业上先在电炉里高温下用碳还原二氧化硅制得粗硅SiO2＋2C＝=Si＋2CO↑高温然后将粗硅在高温下跟氯气反应生成一种液态物质。Si＋2Cl2＝SiCl4（液体，易挥发）高温高温SiCl4＋2H2＝Si＋4HCl5、用途：集成电路、晶体管、硅整流器等半导体材料，还可以制成太阳能电池、硅的合金可用来制造变压器铁芯等。三、二氧化硅（SiO2）1.存在：广泛存在与自然界，是沙子、石英的主要成分。天然的二氧化硅也叫硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅.石英水晶玛瑙2物理性质坚硬难熔的固体，熔沸点比较高，不溶于水，硬度比较大。180º109º28´Sio基本结构单元为硅氧四面体[Si2O4]，晶体中不存在二氧化硅分子，SiO2是化学式不是分子式。（1）、酸性氧化物b、常温下、与NaOH溶液缓慢反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O3、化学性质：SiO2+H2O===a、SiO2是H2SiO3的酸酐，不溶于水，不能直接与水反应制取硅酸SiO2+CaO===CaSiO3高温c、高温下、与碱性氧化物反应：（2）与氢氟酸作用（SiO2很不活泼，HF是唯一能跟其反应的酸）4HF+SiO2==SiF4↑+2H2O用来刻蚀玻璃（3）与还原剂作用硅的制取SiO2＋2C＝Si＋2CO↑高温d、高温下，与某些盐反应SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2高温SiO2+Na2CO3==Na2SiO3+CO2高温4、用途：光导纤维石英：耐高温化学仪器、石英电子表、石英钟水晶：电子工业的重要部件、光学仪器、高级工艺品和眼镜片玛瑙：精密仪器轴承、耐磨器皿和装饰品光纤视频玛瑙饰品练一练1．下列叙述中，正确的是A．自然界中存在大量单质硅B．硅元素是形成地壳的主要元素，在地壳中的含量占第一位C．纯硅可以通过下列反应制得：SiO2+2C=Si+2CO↑D．单晶硅是良好的半导体材料D2、下列物质中，不能与二氧化硅反应的是（）A、烧碱B、氢氟酸C、硝酸D、生石灰c四、硅酸（H2SiO3)（1）制取：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓白色胶状强酸制弱酸（2）性质：①白色粉末，难溶②弱酸性(酸性H2SiO3