二氧化硅

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。