关于硅介绍

[拼音]：gui

[外文]：silicon

一种化学元素，化学符号Si，原子序数14，原子量28.0855，属周期系ⅣA族。硅是一种非金属元素，晶态硅有金属光泽和某些金属性，因此常被称为准金属元素。1823年J.J.贝采利乌斯首先分离和描述硅元素。元素名silicon来自拉丁文silicis，原意是“燧石”。

硅约占地壳总重量的27.72％，其丰度仅次于氧。在自然界中，硅都以含氧化合物形式存在，其中最简单的是硅和氧的二元化合物叫做硅石SiO2。石英、水晶、玛瑙和燧石等是纯硅石的变体，砂子和砂岩是不纯硅石的变体。矿物和岩石中的硅氧化合物统称天然硅酸盐，较重要的有长石KAlSi3O8、高岭土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、钠沸石Na2(Al2Si3O10)·2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、锆英石ZrSiO4和绿柱石 Be3Al2Si6O18等。土壤、粘土和砂子是天然硅酸盐岩石风化后的产物。

硅有晶态和无定形两种形式。晶态硅具有金刚石晶格，晶体硬而脆，熔点1410℃，沸点2355℃，密度2.32～2.34克／厘米3，莫氏硬度为7。无定形硅是一种灰黑色粉末，实际是微晶体。

晶态硅具有明显的导电性，电导率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。极纯的晶态硅能够随着晶格中掺入微量杂质而大大增加其电导率，如果掺入缺电子的ⅢA族元素，如硼的原子，就形成所谓p型硅半导体，这种半导体因晶格中电子空位(或空穴)的迁移而增大电导率；如果掺入ⅤA族元素如磷、砷等原子，则形成n型硅半导体，这种半导体因晶格中多余电子的迁移而增大电导率。

硅的电子构型为(Ne)3s23p2， 氧化态为+4、＋2。硅在常温下不活泼，与空气、水和酸（除氢氟酸及其混合酸外）等都没有明显作用;在加热下，能与卤素反应生成四卤化硅。650℃时硅开始与氧较完全地反应，但直到约1200℃时反应并不加快。单质硅在高温下还能与碳、氮、硫等非金属单质化合， 分别生成碳化硅SiC、氮化硅Si3N4和硫化硅SiS2等，但反应往往不完全。硅可间接生成一系列硅的氢化物， 即硅烷。硅还能与钙、镁、铜、铁、铂、铋等化合，生成相应的金属硅化物。

单质硅能溶于浓硝酸和氢氟酸的混合酸，生成二氧化硅，进而溶解成四氟化硅。在氢氧化钠（或钾）的浓溶液中，单质硅能缓慢溶解，生成可溶性硅酸盐溶液并放出氢气。

硅是非金属元素中电负性最小的一员，鲍林标度为1.8，常被称为正电性最大的非金属元素。在化合物中，它的氧化态通常为＋4；在特殊条件下为＋2，如氧化硅SiO等；在一些金属的硅化物中出现负氧化态，如硅化镁Mg2Si。硅有亲氟性和亲氧性，四氟化硅和二氧化硅的标准生成焓特别大。无定形硅的化学性质比晶体硅活泼。

实验室里用金属钾在高温下还原氟硅酸钾，再用水洗去生成的氟化钾，即得单质硅。也可用镁粉在赤热下还原粉状二氧化硅，用稀酸洗去生成的氧化镁和镁粉，再用氢氟酸洗去未作用的二氧化硅，即得单质硅。这两种方法制得的都是不够纯净的无定形硅，为棕黑色粉末。

工业上用碳在电炉内还原天然的二氧化硅原料来制取单质硅，温度应高于硅的熔点。由于天然的二氧化硅常含有铁、铝、钛等杂质，所以硅的纯度只有98％。用氢氟酸和硫酸的稀混合酸处理，可使纯度有所提高。

高纯的半导体硅可于1200℃时在热硅棒上用氢气还原高纯的三氯氢硅SiHCl3或四氯化硅SiCl4而得。 超纯的单晶硅可通过区域熔炼法拉制。

超纯单质硅可作半导体材料。粗的单质硅及其金属互化物组成的合金，常被用来增强铝、镁和铜等金属的强度。硅铁合金可作炼钢的脱氧剂，含硅量较高的硅钢常用于制造耐化学腐蚀的化工设备，硅钢片可用于制发电机和变压器。纯度为98％～99％的硅是制备有机硅化合物、硅酮树脂、硅酮橡胶和硅酮油类的原料。

参考文章

• 板栗的硅窗气调袋贮藏果树园艺
• 水稻专用肥硅氮磷复合肥粮食作物
• 农用有机硅表面活性剂的合成废水治理
• 聚合硅酸硫酸铝锌处理高含硫含油污水试验研究废水治理
• 水稻施肥莫忘硅和锌粮食作物
• 膜法处理硅片废水技术废水治理
• 絮凝剂聚硅酸锌铁PZFSiC的研制和性能废水治理
• 硅钙镁肥可治梨顶腐病果树园艺
• 水稻施硅肥抗病又增产粮食作物
• 硅藻技术在喷水织机废水中的应用废水治理