二氧化硅
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Yao Heng/沙盒 | |
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英文名 | Silicon dioxide |
识别 | |
CAS号 | [1] 14808-60-7(α-石英、β-石英)[1] 15468-32-3(鳞石英)[1] 14464-46-1(方石英)[1] 60676-86-0(玻璃体)[1] |
性质 | |
化学式 | SiO2 |
摩尔质量 | 60.085[1] g·mol⁻¹ |
外观 | 无色六方晶体(α-石英、β-石英、鳞石英、方石英)[1]
无色无定形固体(玻璃体) |
密度 | 2.648 g/cm3(α-石英)[1]
2.533 g/cm3(β-石英,600 ℃时)[1] 2.265 g/cm3(鳞石英)[1] 2.334 g/cm3(方石英)[1] 2.196 g/cm3(玻璃体)[1] |
熔点 | 573 ℃(α-石英转化为β-石英)[1]
867 ℃(β-石英转化为鳞石英)[1] 1470 ℃(鳞石英转化为方石英)[1] 1722 ℃(方石英)[1] 1713 ℃(玻璃体)[1] |
沸点 | 2950 °C[1] |
溶解性(水) | 难溶于水[1] |
溶解性 | 难溶于一般酸,但溶于氢氟酸中[1] |
结构 | |
晶体结构 | 六方(α-石英、β-石英、鳞石英、方石英)[1] |
危险性 | |
警示术语 | R:R42-R43-R49 |
安全术语 | S:S22-S36-S37-S45-S53 |
NFPA 704 | |
闪点 | 不可燃 |
相关物质 | |
其他阳离子 | 二氧化碳 二氧化锗 二氧化锡 二氧化铅 |
相关化学品 | 硅酸 |
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。 |
简介
[编辑]二氧化硅不溶于水,不溶于酸,但溶于氢氟酸及热浓磷酸,能和熔融碱类起作用,能用于制造玻璃,耐火材料等等。二氧化硅在自然界中存在广泛,与其他矿物构成了岩石。天然二氧化硅称为硅石,约占地壳质量的百分之一十二,其存在形式有结晶态和无定形态两种。石英晶体是结晶的二氧化硅,具有不同的晶型和色彩。石英中无色透明的晶体是通常所说的水晶。具有彩色环带状或层状的称为玛瑙(含有杂质)。
性质
[编辑]结构
[编辑]二氧化硅的晶体,是以硅原子和氧原子以共价键形成的立体网状晶体,其中不存在单独的二氧化硅的分子,硅原子存在于正四面体的中心,以共价键分别与四个顶角的氧原子结合成SiO4的正四面体,Si-O键在空间重复,形成体型大分子。在晶体中,最小的环上有6个硅原子和6个氧原子,总共12个原子,硅氧个数比1:2,因此最简式为SiO2.
物理性质
[编辑]大自然中存在结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶的二氧化硅因晶体结构不同,分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体,大而透明棱柱状的石英叫水晶。含有微量杂质的水晶带有不同颜色,有紫水晶、茶晶等。普通的砂是细小的石英晶体,有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强。 不溶于水。
化学性质
[编辑]二氧化硅的化学性质比较稳定,由于是酸性氧化物,不跟一般的酸反应,具有较好的抗酸性,但能被氢氟酸腐蚀,所以常用氢氟酸来雕刻玻璃,不与水反应。二氧化硅和气态的氟化氢反应生成气态四氟化硅;跟浓强碱反应生成硅酸盐和水;跟多种金属氧化物生成硅酸盐。用于制造石英,化学器皿以及陶瓷等等。二氧化硅的化学性质不活泼。 二氧化硅一般情况下不与水反应,与水接触不生成硅酸。由于硅氧键比较牢固,化学性质很稳定。 有关反应: SiO2+4HF= SiF4↑+2H2O
SiO2+2NaOH= Na2SiO3+2H2O
SiO2+Ca(OH)2=CaSiO3+H2O
SiO2+CaO ==高温== CaSiO3
SiO2+2C ==高温== Si+2CO↑
SiO2+ Na2CO3 ==高温== Na2SiO3+CO2↑
用途
[编辑]1.二氧化硅可用于制作光导纤维,当前互联网发展十分迅速,二氧化硅的应用巨大 2.水晶用来制作电子设备,光学仪器等等 3.石英常用作制造石英手表,石英钟等等
新式材料
[编辑]纳米技术发展迅速,纳米二氧化硅因其比表面积大,粒径小,表面吸附性能强,纯度高,热阻以及电阻性能优异,并且稳定性高,在很多领域应用十分广泛,用于各行业作为添加剂、催化剂载体,石油化工,脱色剂,消光剂,橡胶补强剂,塑料充填剂,油墨增稠剂,金属软性磨光剂,绝缘绝热填充剂,高级日用化妆品填料及喷涂材料、医药、环保等各种领域。