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百科名片
SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃,相对介电常数为3.9。不溶于水微溶于酸,呈颗粒状态时能和熔融碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
纯二氧化硅二氧化硅
  silicondioxide
  CAS号:7631-86-9
  分子形状:四方晶系
  摩尔质量:60.1gmol-1
  化学式SiO2,式量60.08。也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体,整个晶体又可以看作是一个巨大分子,SiO2是最简式,并不表示单个分子。
物理性质
  密度2.32g/cm3,熔点17235℃,沸点2230℃。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。
化学性质
  化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤酸以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:测其二氧化硅的比表面积。
  SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
  酸氧通性:
  二氧化硅与碱性氧化物
  SiO2+CaO=(高温)CaSiO3
  二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
  SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
  (盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的原因)
  在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:
  SiO2+2C=(高温)Si+2CO↑
结构
  在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。尽管熔融石英不是长范围有序,但她却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样,每4个氧原子近似共价键合到硅原子,满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分,则氧的化合价也被满足,结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中,某些氧原子,成为氧桥位,与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥,只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比,有氧桥的部分越大,氧化层的粘合力就越大,而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此,可以认为,SiO2与其说是原子晶体,却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
应用
  二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维、电子工业的重要部件、光学仪器、工艺品和耐火材料的原料。
  当二氧化硅结晶完美时就是水晶;二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩。
  石英块又名硅石,主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料,也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。
  
玻璃
  
  平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防射线特种玻璃等的主要原料
  陶瓷及耐火材料
  瓷器的胚料和釉料,窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料
  
冶金
  硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂
  建筑
  混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料(即水泥标准砂)等
  
化工
  
  硅化合物和水玻璃等的原料,硫酸塔的填充物,无定形二氧化硅微粉
  
机械
  铸造型砂的主要原料,研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等)
  
电子
  
  高纯度金属硅、通讯用光纤等
  
橡胶、塑料
  
  (可提高耐磨性)
  
涂料
  
填料
  填料(可提高涂料的耐候性)
危害
  二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害。
  二氧化硅的粉尘极细,比表面积达到100m2/g以上可以悬浮在空气中,如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺病(因硅旧称为矽,硅肺旧称为矽肺)。
  硅肺是一种职业病,它的发生及严重程度,取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量,以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方,如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。
  因此,在这些粉尘较多的工作场所,因采取严格的劳动保护措施,采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量,以保证工作人员的身体健康。
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