元素列传36硅Si

时间:2016-12-25 12:23:10 来源:矽肺

不是我跟你吹水—港真。少了我,地球都不会转你信不信。

掌声在哪里!!!山顶的旁友们让我看到你们的双手!!!没错我就是硅,生活中极为常见的机智帅气的硅。但其实作为一种热爱大自然(x)的亲氧元素,我极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。我在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中,我是第二丰富的元素,构成地壳总质量的26.4%,仅次于第一位的氧(49.4%),原子百分含量为16.7%。……是的哪都有我哈哈哈哈哈哈哈你们看我屌嘛?。歹噶都知道我的化学符号是Si,为啥起这个名字呢?其实我拉丁文全名是silicium(看好了是sili不是silly!!)意为坚♂硬♂之♂石。我在港台地区也被叫作矽。学了必修二的地球人都知道,我原子序数14,相对原子质量28.,位于元素周期表上第三周期,属IVA族的类金属元素。我们硅家(x),有亲生的晶体硅和充话费送的无定形硅两种同素异形体。

发现过程

年,拉瓦锡首次发现我存在于岩石中。

不过,发现硅的荣誉归属于瑞典化学家J?nsJacobBerzelius。年,他通过加热氟硅酸钾和钾打(zhì)开(qǔ)了新(fěn)世(mò)界(zhuàng)的(guī)大(dān)门(zhì)。这个产物被硅酸钾污染,但他把我放在水中搅拌,会与♂之♂反♂应,因此得到了相对纯净的硅粉末。这位大兄弟后来用同样的方法,但经过反复洗涤除去其中的氟硅酸,首次得到了我们家半卖半送的纯无定形硅。而晶态的二胎则到了年才被H·S·C·德维尔提炼出来。

化合物——以硅石和硅酸盐形式出现

地壳的主要部分都是由含硅的岩石层构成的,这些岩石几乎全部是由硅石和各种硅酸盐组成,所以我同时也是组成岩石矿物的一个基本元素。

①最简单的是硅和氧的化合物,硅石SiO?。结合必修一可以知道,水晶、玛瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。

②矿石和岩石中的硅氧化合物统称硅酸盐,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、锆石英ZrSiO4和绿柱石Be3Al2Si6O18等。而黏土、橄榄石、角闪石等等也是硅酸盐类。土壤、黏土和砂子是天然硅酸盐岩石风化后的产物。

顺便提一下晶圆

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅,而地壳表面有用之不竭的二氧化硅。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.%。

因此,如果说碳是组成一切有机生命的基础,那我对于地壳来说,占有同样的位置。

物理性质

晶体硅为低调奢华有质感的灰黑色,晶体硅属于原子晶体。不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液。硬而有金属光泽。

而无定形硅——乌漆麻黑。没别的,就是黑,可能还混点儿棕,够晒非。

晶胞类型:立方金刚石型。

电导率:硅的电导率与其温度有很大关系,随着温度升高,电导率增大,在℃左右达到最大,而温度超过℃后又随温度的升高而减小。

我共有23种同位素,其中有3种同位素是天然且稳定的,还有质量数为25、26、27、31和32的人工放射性同位素。

元素符号

Si(silicium)

原子序数

14

相对原子质量

28.

熔点(摄氏度)

K(℃)

沸点(摄氏度)

K(℃)

密度(克/立方厘米)

2.33(18℃)

电负性

1.90

电离能(kJ/mol)

.5

核外电子排布

1s22s22p?3s23p2

化合价

+4

标准电极电势(最稳定化合价到单质的)

化学性质

我有明显的非金属特性,不溶于一般无机酸中,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气,形成相应的碱金属硅酸盐溶液。

硅原子最外层有4个电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。

加热下我能和单质的卤素、氮、碳等非金属反应,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用,生成硅化物。于赤热温度下,与水蒸气能发生反应。

(1)与单质反应:

Si+O?=加热=SiO?

Si+2F?==SiF?

Si+2Cl?=高温=SiCl?,

(2)高温真空条件下可以与某些金属氧化物反应:

2MgO+Si=高温真空=Mg(g)+SiO?(硅热还原法炼镁)

(3)与酸反应:

只与氢氟酸反应:Si+4HF==SiF?↑+2H?↑

(4)与碱反应:

Si+2OH?+H?O==SiO?2?+2H?↑(如NaOH,KOH)

你看,既能和酸反应,又能和碱反应,放出氢气的单质,除了我就只有跟我住同个周期的隔壁老铝了,仿佛感觉自己站在服务器的最顶层哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈(PS:其实锌也是,不止他俩)

制取方法

实验室里可用镁粉在赤热下还原粉状二氧化硅制得单质的我,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——这种方法制得的都是不够纯净的无定形硅。

工业上怎么生产我呢?在电弧炉中还原硅石(SiO?含量大于99%)。使用的还原剂为石油焦和木炭等。如果想得到电子工业用的辣种高纯的半导体,可在℃的热硅棒上用氢气还原高纯的三氯氢硅SiHCl?或SiCl4制得_(:зJ∠)_

生理功能

硅是人体必需的微量元素之一,是一种非常安全的物质,本身不予免疫系统反应,不会被细胞吞噬,更不会滋生细菌或与化学物质发生反应,同时还可以有针对皮肤伤口所开发生产的硅胶,可以用来保护伤口,是安全性非常高的材料。

动物试验结果显示,饲料中缺少了我可使动物生长迟缓、缺乏导致头发、指甲易断裂,皮肤失去光泽。补充硅有利于保护动物的主动脉的结构。

但硅过量时表现为高硅症。矽肺是严重的职业病之一,患者多为矿工、石材加工工人以及其他在含有硅粉尘场所的工人。

应用领域

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或VA族元素,可形成硅半导体。在开发能源方面我是一种很有前途的材料,三极管、晶闸管、场效应管和各种集成电路(包括人们计算机内的芯片和CPU)都是用我做哒。美国的高科技王国硅谷大家肯定都知道,那里面全是我!!!到处是我!!!

2.金属陶瓷、宇宙航行的重要材料。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,全靠用了我家三万一千块硅瓦拼砌成的外壳。

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,而且它还不受电、磁的干扰,不怕窃听,具有高度的保密性。

4.性能优异的硅有机化合物。比如有机硅塑料是极好的防水涂布材料,涂层可解决渗水问题,防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化等。

5.提高植物茎秆的硬♂度,在提高植物对非生物和生物逆境抗性中的作用很大。

本期硅的介绍就到这里啦~~!最后是咱们的投票!这次的递补元素是钡and钷and铋,上介绍~~

铋:嘿,劳资是第一个放射性元素!不过我的放射性太弱了,所以一般仍然认为我是稳定的。。我的晶体帅的不要不要的!你们可以试图熔化我哦,酒精灯的温度足够用了!

钷:劳资是前83个元素唯二的放射性元素!不过我用途不大,到时可能会详细介绍放射性元素是怎么被制取的哟!

钡:那个锶宣称我和他是组合,你们你知道谁是哥哥吗?就像楼上的镁钙一样,我俩会PK一场(路边社消息:有可能打平)不过无论如何,我是最后一个被介绍碱土金属。。。









































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