二氧化矽

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二氧化矽
識別
CAS號 7631-86-9
性質
化學式 SiO2
摩爾質量 60.1 g·mol⁻¹
外觀 白色粉末(完全純二氧化矽)
密度 2.2
熔點 1650 (±75) °C
沸點 2230 °C
溶解性 0.012 g/100ml
結構
分子構型 四方晶系
危險性
警示術語 R:R42-R43-R49
安全術語 S:S22-S36-S37-S45-S53
NFPA 704
NFPA 704.svg
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閃點 不可閃燃
相關物質
其他陽離子 二氧化碳
二氧化鍺
二氧化錫
二氧化鉛
相關化學品 矽酸
若非註明,所有數據均出自一般條件(25 ℃,100 kPa)下。

二氧化矽化學式SiO2)是一種酸性氧化物,對應水化物矽酸H2SiO3)。二氧化矽是矽最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化矽約佔地殼質量的12%,其存在形態有結晶形和無定形兩大類,統稱矽石。

結構[編輯]

SiO4四面體

SiO2晶體有多種晶型,其基本結構單元是四面體,每個Si周圍結合4個O,Si在中心,O在四個頂角;許多這樣的四面體又通過頂角的O相連接,每個O為兩個四面體所共有,即每個O與2個Si相結合。實際上,SiO2晶體是由Si和O按1:2的比例所組成的立體網狀結構的晶體。因此,通常用SiO2來表示二氧化矽的組成。SiO4四面體不僅存在於SiO2晶體中,而且存在於所有矽酸鹽礦石中,是構成多姿多彩的矽酸鹽世界的基本骨架。

物理性質[編輯]

具有硬度大、耐高溫、耐震、絕緣的性能。可以透過可見光,以及紫外線

化學性質[編輯]

二氧化矽是酸性氧化物,對應的最高價水化物矽酸H2SiO3)。 二氧化矽化學性質不活潑,不容易與和大部分發生反應。通常只能與鹼性氧化物反應生成氫氟酸HF)是唯一可以與之反應的酸。

其與氫氟酸反應生成氟化矽的化學方程式為:

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

通常只能與鹼性氧化物反應生成。例如:

\rm SiO_2+CaO\to CaSiO_3

與強鹼反應生成鹽。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[編輯]

SiO2的網狀結構決定了它具有優良的物理和化學性質,加上SiO2在自然界的廣泛存在,從古到今都被人類廣泛地應用著。 二氧化矽與其它化合物在高溫下熔融,快速冷卻可以製得玻璃。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。

僅含二氧化矽單一成分的特種玻璃叫做石英玻璃。二氧化矽與石墨或活潑金屬混合可以發生氧化還原反應製得矽單質。

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