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二氧化硅的性质

[ 作者:佚名 文章来源:博客 更新时间:2013-12-4 13:13:05| 收藏本文 ]
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1.二氧化硅的存在

在自然界中,二氧化硅在地壳中广泛存在,主要存在硅石、石英、硅藻、水晶、沙子里,以结晶形和无定形两种形态广泛存在自然界里。无色透明的六棱柱形、末端具有六面角锥的晶体,叫水晶;普通的黄沙是含铁化合物的石英,石英也是花岗石、片麻石等的组分之一。硅藻土是一种无定形态的二氧化硅,它是死亡的硅藻和其他微小生物的遗体,经沉积胶结成为多孔、质轻、松软的固体物质,表面积很大,吸附能力很强。

2.二氧化硅的结构、物理性质和化学性质:

⑴二氧化硅的结构:晶体二氧化硅是硅原子和氧原子以共价键形成立体网状的晶体,晶体中不存在单个的二氧化硅分子,二氧化硅的硅原子处于正四面体的中心,分别以共价单键跟处于正四面体顶角的4个氧原子结合形成[SiO4]正四面体,Si-O键在空间重复,形成体型“大分子”。晶体中,最小的环上有6个硅原子和6个氧原子,共12个原子,硅氧原子个数比为1:2,所以组成最简式为SiO2,晶体中不存在单个的分子。

⑵物理性质:二氧化硅晶体是一种坚硬、有脆性、不导电、难熔(熔点1710℃)也难溶于水的无色固体。

⑶化学性质:二氧化硅是硅酸的酸酐,但其不能与水反应生成硅酸。由于硅氧键较牢固,化学性质十分稳定。是一种酸性氧化物,具有酸性氧化物的一些性质,如在高温下能与碱性氧化物、碱、纯碱等起反应而生成硅酸盐;二氧化硅不与一般的酸反应,有较好的抗酸性,但能被氢氟酸腐蚀,所以人们常用氢氟酸来雕刻玻璃;能被强还原剂(碳)在高温下还原得粗硅。有关反应如下:

SiO2+4HF= SiF4↑+2H2O

SiO2+2NaOH= Na2SiO3+2H2O

SiO2+Ca(OH)2=CaSiO3+H2O

SiO2+CaO ==高温== CaSiO3

SiO2+2C ==高温== Si+2CO↑

SiO2+ Na2CO3 ==高温== Na2SiO3+CO2↑

SiO2+ CaCO3==高温== CaSiO3+ CO2↑

SiO2+ Na2SO3==高温== Na2SiO3+SO2↑

3.二氧化硅的用途

(1)SiO2是制造光导纤维的主要原料。

(2)石英制作石英玻璃、石英电子表、石英钟等。

(3)水晶常用来制造电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品等。

(4)石英砂常用作制玻璃和建筑材料。

4.纳米二氧化硅是极其重要的高科技超微细无机新材料之一,因其粒径很小,比表面积大,表面吸附力强,表面能大,化学纯度高、分散性能好、热阻、电阻等方面具有特异的性能,以其优越的稳定性、补强性、增稠性和触变性,在众多学科及领域内独具特性,有着不可取代的作用。纳米二氧化硅俗称“超微细白炭黑”,广泛用于各行业作为添加剂、催化剂载体,石油化工,脱色剂,消光剂,橡胶补强剂,塑料充填剂,油墨增稠剂,金属软性磨光剂,绝缘绝热填充剂,高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。



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