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2018-10-05 01:37:52

•   元素来源： 
   
    用镁还原二氧化硅可得无定形硅。用碳在电炉中还原二氧化硅可得晶体硅。电子工业中用的高纯硅则是用氢气还原三氯氢硅或四氯化硅而制得。 
   
   
  元素用途： 
   
    用于制造高硅铸铁、硅钢等合金，有机硅化合物和四氯化硅等，是一种重要的半导体材料，掺有微量杂质得硅单晶可用来制造大功率的晶体管，整流器和太阳能电池等。
     
   
  介绍 
   
  由无定型和晶体两种同素异形体。具有明显的金属光泽，呈灰色，密度2。32-2。34克/厘米3，熔点1410℃，沸点2355℃，具有金刚石的晶体结构，电离能8。
    151电子伏特。加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。硅在自然界分布很广，在地壳中的原子百分含量为16。
    7%。是组成岩石矿物的一个基本元素，以石英砂和硅酸盐出现。 
   
   
  工业上制备高纯单晶硅的化学反应原理 
   
    一般来说，工业制取高纯单晶硅主要采用以下方法： 
    ①首先由石英砂和焦炭在电弧炉中制取纯度较低的粗硅 
    SiO2 2C==(3273K)Si 2CO↑ 
    ②然后将粗硅转化为有挥发性并易提纯的四氯化硅或三氯氢硅 
    Si 2Cl2==（723~773K）SiCl4 
    Si 3HCl==(523~573K)SiHCl3 H2↑ 
    ③再用精馏法提纯SiCl4或SiHCl3，在电炉中用氢气还原，得到纯度较高的硅 
    SiCl4 2H2==(加热)Si 4HCl 
    ④最后我们用区域熔融法进一步提纯并制成高纯单晶硅 
   
   
  硅的用途 
   
    ①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。
    在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括我们计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。
    [1] 
    ②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。将陶瓷和金属混合烧结，制成金属陶瓷复合材料，它耐高温，富韧性，可以切割，既继承了金属和陶瓷的各自的优点，又弥补了两者的先天缺陷。 可应用于军事武器的制造。第一架航天飞机“哥伦比亚号”能抵挡住高速穿行稠密大气时摩擦产生的高温，全靠它那三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。
    [1] 
    ③光导纤维通信，最新的现代通信手段。用纯二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纤维。激光可在玻璃纤维的通路里，发生无数次全反射而向前传输，代替了笨重的电缆。光纤通信容量高，一根头发丝那么细的玻璃纤维，可以同时传输256路电话；而且它还不受电、磁的干扰，不怕窃听，具有高度的保密性。
    光纤通信将会使21世纪人类的生活发生革命性巨变。[1] 
    ④性能优异的硅有机化合物。例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料。在地下铁道四壁喷涂有机硅，可以一劳永逸地解决渗水问题。在古文物、雕塑的外表，涂一层薄薄的有机硅塑料，可以防止青苔滋生，抵挡风吹雨淋和风化。
    天安门广场上的人民英雄纪念碑，便是经过有机硅塑料处理表面的，因此永远洁白、清新。 
    有机硅化合物，是指含有Si-O键、且至少有一个有机基是直接与硅原子相连的化合物，习惯上也常把那些通过氧、硫、氮等使有机基与硅原子相连接的化合物也当作有机硅化合物。
    其中，以硅氧键（-Si-0-Si-）为骨架组成的聚硅氧烷，是有机硅化合物中为数最多，研究最深、应用最广的一类，约占总用量的90%以上。[1] 
    ⑤有机硅材料具有独特的结构： 
    （1） Si原子上充足的甲基将高能量的聚硅氧烷主链屏蔽起来； 
    （2） C-H无极性，使分子间相互作用力十分微弱；用途 
    （3） Si-O键长较长，Si-O-Si键键角大。
     
    （4） Si-O键是具有50％离子键特征的共价键（共价键具有方向性，离子键无方向性）。 
    由于有机硅独特的结构，兼备了无机材料与有机材料的性能，具有表面张力低、粘温系数小、压缩性高、气体渗透性高等基本性质，并具有耐高低温、电气绝缘、耐氧化稳定性、耐候性、难燃、憎水、耐腐蚀、无毒无味以及生理惰性等优异特性，广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、运输、化工、纺织、食品、轻工、医疗等行业，其中有机硅主要应用于密封、粘合、润滑、涂层、表面活性、脱模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。
    随着有机硅数量和品种的持续增长，应用领域不断拓宽，形成化工新材料界独树一帜的重要产品体系，许多品种是其他化学品无法替代而又必不可少的。 
    有机硅材料按其形态的不同，可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。
      
   
   
  长石、云母、黏土、橄榄石、角闪石等等都是硅酸盐类；水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。但是，硅与氧、碳不同，在自然界中没有单质状态存在。这就注定它的发现比碳和氧晚。
    

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  洋***

  2018-10-05 01:37:52

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