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1、第四章 非金属及其化合物,非金属及其化合物,第一节 无机非金属材料的主角_硅,高楼大厦,集成电路芯片,1 、硅的原子结构,一、硅,C,2、硅的存在形式,化合态存在于自然界 主要以氧化物及硅酸盐的形式存在。,碳统治有机界：碳是构成有机物的主要元素。,硅统治无机矿物界：硅是构成岩石与许多矿物的基本元素。,二、二氧化硅和硅酸,1、二氧化硅（ SiO2）,（1） SiO2的存在形态,无定形（硅藻土）,（石英晶体）,玛瑙,水晶,(无色透明),(彩色环带或 层状),硅石,结晶形,（2）二氧化硅的晶体结构,CO2的晶体结构,SiO2的晶体结构,【SiO4】四面体结构,工艺品,玻璃仪器,（3）二氧化硅的用途,
2、石英坩埚,玛瑙饰物,建筑材料,光导纤维,思考与交流：,物理性质：,难溶于水，熔点高，硬度大。,化学稳定性：,化学性质很稳定，不活泼。,原因：SiO2的这些性质主要与它的结构有关， SiO2是正四面体的空间网状结构，因此性质很稳定。,酸性氧化物 与碱性氧化物反应生成盐 SiO2+ CaO = CaSiO3,（3）化学性质:,高温,实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶为什么用橡胶塞而不用玻璃塞？,硅酸钠，水溶液俗名“水玻璃”，具有黏性，可用作粘合剂，也可用来制备硅胶和木材防火剂等。,与强碱反应生成盐和水 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 +H2O, SiO2不溶于水，不能与水反应生成硅酸。,
3、HF是唯一可以与SiO2 发生反应的酸，此反应用来雕刻玻璃。,SiO2 + 4HF = SiF4+ 2H2O,能与HF反应（ SiO2的特性）,2、硅酸（H2SiO3）,H2SiO3是很弱的酸（酸性比碳酸还弱）,不能使指示剂变色。,现象,结论,方程式,滴入酚酞溶液呈红色，滴入盐酸有透明的、胶冻状的硅酸凝胶产生,Na2SiO3呈碱性，硅酸难溶于水,Na2SiO3+2HCl = H2SiO3（胶体） +2NaCl,实验4-1,硅胶,制备： H2SiO3 硅酸凝胶 硅酸干凝胶 “硅胶” 用途： 硅胶多孔，吸附水份能力强，常用作实验室、袋装食品和瓶装药品等的干燥剂，也可以用作催化剂的载体。,逐渐聚合,
4、干燥脱水,三、硅酸盐,结构复杂，大多数不溶于水。,2.硅酸钠（Na2SiO3), 其水溶液俗称水玻璃，是制备硅胶和木材防火剂等的原料。,1.是由硅、氧和金属组成的化合物的总称。,3.硅酸盐的化学性质 （1）有很强的热稳定性，能耐高温。 （2）硅酸盐易与酸反应,Na2SiO3 + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2SiO3,Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3 ,实验4-2,当水分蒸发后燃烧,当水分蒸发后不易燃烧,用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火,无机非金属材料,硅酸盐产品,陶瓷,水泥,玻璃,4.用 途,陶 瓷,日用器皿、建筑饰材、卫生洁具,玻璃,普通玻璃:
5、 以纯碱 、石灰石和石英为原料， 经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融制得。,水泥,以黏土和石灰石为主要原料，添加适量的石膏。,具有特殊功能的含硅物质,1.碳化硅（SiC俗称金刚砂），具有金刚石的结构。硬度很大，用作砂纸、砂轮的磨料。,2. 硅 钢 高导磁性 用作变压器铁芯,4.分子筛吸附剂、催化剂,具有均匀微孔结构的铝硅酸盐,3.硅橡胶 良好的弹性,四、硅单质,1.存在：自然界中没有游离态的硅，硅有晶体硅和无定形硅两种。 2.物理性质：有金属光泽的灰黑色固体，结构类似于金刚石，熔点高(1410) ，硬度大，质脆；导电性介于导体和绝缘体之间。,4.用途,晶体硅的导电性介于导体和半导体之间,是良好的半导体材料,硅是信息技术的关键材料,硅太阳能电池,电脑的中央处理器（CPU）,作业：1、2、3、4、5、9,