二氧化硅

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二氧化硅
识别
CAS号 7631-86-9
性质
化学式 SiO2
摩尔质量 60.1 g·mol⁻¹
外观 白色粉末(完全純二氧化硅)
密度 2.2
熔点 1650 (±75) °C
沸点 2230 °C
溶解性 0.012 g/100ml
结构
分子构型 四方晶系
危险性
警示术语 R:R42-R43-R49
安全术语 S:S22-S36-S37-S45-S53
NFPA 704
NFPA 704.svg
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闪点 不可閃燃
相关物质
其他阳离子 二氧化碳
二氧化鍺
二氧化錫
二氧化鉛
相关化学品 矽酸
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

二氧化硅化学式SiO2)是一种酸性氧化物,对应水化物硅酸H2SiO3)。二氧化硅是硅最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石。

结构[编辑]

SiO4四面体

SiO2晶体有多种晶型,其基本结构单元是四面体,每个Si周围结合4个O,Si在中心,O在四个顶角;许多这样的四面体又通过顶角的O相连接,每个O为两个四面体所共有,即每个O与2个Si相结合。实际上,SiO2晶体是由Si和O按1:2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此,通常用SiO2来表示二氧化硅的组成。SiO4四面体不仅存在于SiO2晶体中,而且存在于所有硅酸盐矿石中,是构成多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架。

物理性质[编辑]

具有硬度大、耐高温、耐震、绝缘的性能。可以透过可见光,以及紫外线

化学性质[编辑]

二氧化硅是酸性氧化物,对应的最高价水化物硅酸H2SiO3)。 二氧化硅化学性质不活泼,不容易与和大部分发生反应。通常只能与碱性氧化物反应生成氢氟酸HF)是唯一可以与之反應的酸。

其与氫氟酸反应生成氟化矽的化学方程式为:

\rm SiO_2+4HF\to SiF_4+2H_2O

通常只能与碱性氧化物反应生成。例如:

\rm SiO_2+CaO\to CaSiO_3

与强碱反应生成盐。例如:

\rm SiO_2+2NaOH\to Na_2SiO_3+H_2O

空氣中若存在一定濃度的二氧化矽粉粒時,會經人類呼吸進入肺部,引發呼吸器官的相關疾病,例如塵肺症

用途[编辑]

SiO2的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质,加上SiO2在自然界的广泛存在,从古到今都被人类广泛地应用着。 二氧化硅与其它化合物在高温下熔融,快速冷却可以制得玻璃。它也是沙子石英的主要成分。在半導體和太陽能板等應用中,是目前主要的原料。

仅含二氧化硅单一成分的特种玻璃叫做石英玻璃。二氧化矽與石墨或活泼金属混合可以发生氧化还原反应制得硅单质。

\rm SiO_2+2C\to Si+2CO
\rm 3SiO_2+4Al\to 3Si+2Al_2O_3