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发表于 2009-3-6 08:20:15
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来自: 中国安徽芜湖
二氧化硅; l( m7 m/ e% R2 x; B: T' S! {
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性质:SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸,微粒时能与熔融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。
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7 P( [. i$ X/ M( ]( G silicon dioxide
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CAS号:7631-86-9分子形状:四方晶系
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2 j4 F' \6 }- _ ? G9 s4 ~ 摩尔质量:60.1 g mol-1
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* ~/ f' s+ T1 }3 K1 t1 q h" b6 `# v 化学式SiO2,式量60.08。也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体,整个晶体又可以看作是一个巨大分子,SiO2是最简式,并不表示单个分子。密度2.32g/cm3,熔点1723±5℃,沸点2230℃。无定形二氧化硅为白色固体或粉末。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:测其二氧化硅的比表面积。则使用全自动BET比表面积测试仪F-Sorb 2400 。. Q) K9 r. D) |% e1 B Y1 p* v
" j2 i j/ ^' C SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O
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二氧化硅与碱性氧化物4 C+ s. o/ t' R' f7 M# s+ e
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SiO2 + CaO =(高温) CaSiO3
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二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
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SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O9 U1 k/ M* M5 f1 J
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(盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞), U, t6 x/ ^5 J- V
% h- b z( a; R" o 在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:, v. g4 U) n2 a& ]1 ^# Y5 ]
- @4 X3 b4 S3 A% ]1 F; Q0 u, G2 x SiO2+2C=Si+2CO↑
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二氧化硅结构
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2 A0 c: v- v8 | p3 c x 在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。尽管熔融石英不是长范围有序,但她却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。多面体中心是一个硅原子。这样,每4个氧原子近似共价键合到硅原子,满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分,则氧的化合价也被满足,结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中,某些氧原子,成为氧桥位,与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥,只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比,有氧桥的部分越大,氧化层的粘合力就越大,而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此,可以认为,SiO2与其说是原子晶体,却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
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- o1 F" y2 T8 \5 E: K! c 二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。 3 Y- \" W+ H6 L' X$ l
; R, s# p$ \& p l( U9 ~ 当二氧化硅结晶完美时就是水晶;二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩。5 w. o: f Q; R5 n
' x+ u( d3 J- G' N6 q! s3 m 物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。石英块又名硅石, 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。. _' A( \, Z9 Z( r
6 g- u1 [8 I* R- p 应用领域\用途
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+ `$ E. i$ T$ O. p) J! ^" {5 X7 [( \ 玻璃
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" E) g, L0 z& v 平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品(玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等)、光学玻璃、玻璃纤维、玻璃仪器、导电玻璃、玻璃布及防 射线特种玻璃等的主要原料
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) L! {: \& ]- C; f1 k3 E 陶瓷及耐火材料
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+ E5 u7 |+ h- h& M 瓷器的胚料和釉料,窑炉用高硅砖、普通硅砖以及碳化硅等的原料 7 X. V! s: m z, x* ?, J
3 v& ]3 D6 Z0 s) w: g. B; O7 S: m 冶金
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硅金属、硅铁合金和硅铝合金等的原料或添加剂、熔剂
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+ `: n- [8 W( E& a' d 建筑
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混凝土、胶凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能检验材料(即水泥标准砂)等
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化工
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硅化合物和水玻璃等的原料,硫酸塔的填充物,无定形二氧化硅微粉
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' s4 T9 O V. C5 E 机械
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1 A4 [7 z1 f& v) G' T. L 铸造型砂的主要原料,研磨材料(喷砂、硬研磨纸、砂纸、砂布等) p8 h* D& b, p+ I7 c' {7 N9 E; R
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电子 & i. d7 ?& c# V# G8 I/ Q# G
1 b+ d( M$ F' w9 C* [0 J! T" j 高纯度金属硅、通讯用光纤等
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橡胶、塑料 " l7 {3 C2 X9 R1 P$ _
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填料(可提高耐磨性) {! C8 ?/ _0 o
; x# c8 c* |# k6 r( {3 B+ `- P 涂料 + g4 N; a3 D2 `+ S
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填料(可提高涂料的耐候性)
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, i2 ?2 E: t3 a6 S: z 二氧化硅粉尘的危害
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. F3 y- W$ K7 B E1 h 二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害。8 `6 [& M$ o# w" p" f" T m5 U
1 r' [! e3 o1 z0 X; e7 m( E 二氧化硅的粉尘极细,比表面积达到100m2/g以上(全自动F-Sorb 2400氮吸附BET比表面积测试仪),可以悬浮在空气中,如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘,就会患硅肺病(因硅旧称为矽,硅肺旧称为矽肺)。& m9 d* ?- Y" Y( a/ J, l' b0 a
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硅肺是一种职业病,它的发生及严重程度,取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量,以及与人的接触时间等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方,如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。
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因此,在这些粉尘较多的工作场所,因采取严格的劳动保护措施,采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量,以保证工作人员的身体健康。2 n; h s7 Q& M2 Q# ^2 H
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