无机非金属材料的主角硅课件.ppt

1、无机非金属材料的主角无机非金属材料的主角 硅硅地壳里所含各种元素的质量百分比硅及其化合物制品硅及其化合物制品计算机芯片计算机芯片传导电话的光缆传导电话的光缆玻璃仪器玻璃仪器沙沙【阅读】教材P62-65，讨论并思考下列问题：n回忆碳元素的原子结构，可否把你对硅的初步认识跟同学共享？n为什么硅的氧化物及硅酸盐构成了地壳中大部分的岩石、沙子和土壤，约占地壳中质量的90%以上？n列举1-2种你所见过的含硅元素的物质。n回忆二氧化碳的性质，尝试推测二氧化硅的性质？（建议列表比较）单质硅单质硅硅芯片和计算机硅芯片和计算机二氧化硅（SiO2 2） 硅酸盐硅元素的存在形式 （自然界中）n硅的物理性质： 硅是灰

2、黑色有金属光泽、硬而脆的固体。 硅的硬度较大、熔点和沸点较高。n硅晶体结构： 原子晶体（与金刚石晶体结构相似）碳硅结构特点 碳和硅均位于元素周期表第A族，硅位于碳的下方。其原子结构的最外层均有4个电子，既不易失去又不易得到电子，主要形成四价的化合物。与碳相似，单质硅有晶体和无定形两种。晶体硅和金刚石的结构相似。 存在 在地壳中主要形成石灰岩和碳酸盐等矿物质。 在地壳中的含量仅次于氧，居第二位。在自然界中只有以化合态存在的硅，如熔点很高的氧化物（二氧化硅）及硅酸盐。 物理性质 金刚石的熔点和沸点高，坚硬，不溶于水。金刚石是绝缘体，石墨是电的良导体。 晶体硅是具有金属光泽的灰黑色固体，熔点和沸点高

3、，坚硬，不溶于水。其导电性介于导体和不良导体之间，是良好的半导体材料。 化学性质 硅和碳相似，常温下化学性质不活泼。一、二氧化硅和硅酸一、二氧化硅和硅酸1 1、二氧化硅（、二氧化硅（SiOSiO2 2）天然二氧化硅（存在形式）结晶（四面体结构）无定形天然水晶天然水晶石石 英英 制制 品品水晶及制品水晶及制品水水 晶晶 制制 品品玛玛 瑙瑙n物理性质：物理性质：n二氧化硅是一种坚硬难熔的固体。二氧化硅是一种坚硬难熔的固体。 n化学稳定性：化学稳定性：十分稳定，不与酸十分稳定，不与酸（除氢氟酸外）发生反应。（除氢氟酸外）发生反应。二氧化碳 二氧化硅 存在 物理性质 化学性质 与水反应 与酸反应 与

4、NaOH溶液反应 与CaO反应 用途 空气空气. 存在于岩石中，硅石、石英、水晶、存在于岩石中，硅石、石英、水晶、砂子、硅藻土都含有砂子、硅藻土都含有SiO2 熔、沸点低，常温时熔、沸点低，常温时是气体，微溶于水是气体，微溶于水 坚硬难熔的固体，不溶于水坚硬难熔的固体，不溶于水 CO2 + H2O H H2 2COCO3 3 不反应不反应 不反应不反应除氢氟酸外不反应除氢氟酸外不反应SiO2 + 4HF = SiF= SiF4 + 2H + 2H2 2O O CO2 +2NaOH= Na2CO3 + H2O SiO2 +2NaOH= Na2SiO3 + H2O CO2 + CaO CaCO3

5、SiO2 +CaO CaSiO3 饮料、制碱等饮料、制碱等 光导纤维、滑雪仪器、光学仪光导纤维、滑雪仪器、光学仪器、钟表、电子部件等器、钟表、电子部件等 与氢氟酸反应：与氢氟酸反应： SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应： SiO2 + CaO CaSiO3与强碱反应：与强碱反应： SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O= 高温高温 光光 纤纤 光光 缆缆 普普 通通 电电 缆缆 信息量大信息量大,每根光纤理论每根光纤理论上可同时通过上可同时通过10亿路电亿路电话话 8管同轴电管同轴电缆每条通话缆每条通话1800路路 原料来源广原

6、料来源广(石英玻璃石英玻璃),节约有色金属节约有色金属 资源较少资源较少 质量小质量小,每公里每公里27 g,不怕不怕腐蚀腐蚀,铺设方便铺设方便 每公里每公里1.6 t 成本低成本低,每公里每公里1万元左右万元左右 每公里每公里20万万元元 性能好性能好,抗电磁干扰保密抗电磁干扰保密性强性强,能防窃听能防窃听,不发生电不发生电辐射辐射 不抗电磁干不抗电磁干扰，发生电扰，发生电辐射辐射光导纤维，简称“光纤”，是一种能利用光的全反射作用来传导光线的透明度极高的细丝。为了防止光线在传导过程中“泄露”，必须给细丝穿上“外套”。所以，光导纤维的构造一般由芯线和外包皮层这两部分组成。外包皮层的折射率通常比

7、芯线的折射率小，这样，进入芯线的光线在芯线与外包皮层的界面上做多次全反射而曲折前进，不会透过界面，仿佛光线被外包皮层紧紧地封闭在芯线内，光线只能沿着芯线传送。光纤传导光线的原理示意图光纤传导光线的原理示意图医生正在用光导纤维内窥镜检查病情医生正在用光导纤维内窥镜检查病情2 2、硅酸（、硅酸（H H2 2SiOSiO3 3）n物理性质：溶解性很小n化学性质： 是一种弱酸； 硅酸浓度较大时，则形成软而透明的、胶冻状的硅酸凝胶。（硅胶常用作干燥剂）硅酸的实验室制法： Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl水下凝固水泥用于建造灯塔基座水下凝固水泥用于建造灯塔基座玻璃制造车间玻璃制造车间 蓝色（加蓝色（加Co2O3）彩色玻璃彩色玻璃 红色（加红色（加Cu2O） 压电陶瓷点火器压电陶瓷点火器发动机中的氮化硅陶瓷部件发动机中的氮化硅陶瓷部件生物陶瓷制品生物陶瓷制品