硅的性质和用途?

硅的性质和用途?
硅的性质和用途?

硅的性质和用途?
硅的性质：
结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体.化学性质非常稳定.在常温下,除氟化氢以外,很难与其他物质发生反应.
硅的用途：
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族元素,形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素,形成n型和p型半导体结合在一起,就可做成太阳能电池,将辐射能转变为电能.在开发能源方面是一种很有前途的材料.
②金属陶瓷、宇宙航行的重要材料.将陶瓷和金属混合烧结,制成金属陶瓷复合材料,它耐高温,富韧性,可以切割,既继承了金属和陶瓷的各自的优点,又弥补了两者的先天缺陷.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磨擦产生的高温,全靠它那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.用纯二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纤维,激光在玻璃纤维的通路里,无数次的全反射向前传输,代替了笨重的电缆.光纤通信容量高,一根头发丝那么细的玻璃纤维,可以同时传输256路电话,它还不受电、磁干扰,不怕窃听,具有高度的保密性.光纤通信将会使 21世纪人类的生活发生革命性巨变.
④性能优异的硅有机化合物.例如有机硅塑料是极好的防水涂布材料.在地下铁道四壁喷涂有机硅,可以一劳永逸地解决渗水问题.在古文物、雕塑的外表,涂一层薄薄的有机硅塑料,可以防止青苔滋生,抵挡风吹雨淋和风化.天安门广场上的人民英雄纪念碑,便是经过有机硅塑料处理表面的,因此永远洁白、清新.
发现
1822年,瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅,得到了单质硅.
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名称由来
源自英文silica,意为“硅石”.
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分布
硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中,约占地表岩石的四分之一,广泛存在于硅酸盐和硅石中.
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制备
工业上,通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得.
化学反应方程式：
SiO2 + 2C → Si + 2CO
这样制得的硅纯度为97~98%,叫做金属硅.再将它融化后重结晶,用酸除去杂质,得到纯度为99.99.8%的金属硅.如要将它做成半导体用硅,还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式,再经蒸馏、分解过程得到多晶硅.如需得到高纯度的硅,则需要进行进一步的提纯处理.
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同位素
已发现的硅的同位素共有12种,包括硅25至硅36,其中只有硅28,硅29,硅30是稳定的,其他同位素都带有放射性.
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用途
硅是一种半导体材料,可用于制作半导体器件和集成电路.还可以合金的形式使用(如硅铁合金),用于汽车和机械配件.也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中.还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、硅氧烷、硅烷.
硅的特性 铝 - 硅 - 磷
碳
硅
锗
元素周期表
总体特性
名称,符号,序号 硅、Si、14
系列 类金属
族,周期,元素分区 14族(IVA),3,p
密度、硬度 2330 kg/m3、6.5
颜色和外表 深灰色、带蓝色调
地壳含量 25.7%
原子属性
原子量 28.0855 原子量单位
原子半径（计算值） 110（111）pm
共价半径 111 pm
范德华半径 210 pm
价电子排布 [氖]3s23p2
电子在每能级的排布 2,8,4
氧化价（氧化物） 4（两性的）
晶体结构 面心立方
物理属性
物质状态 固态
熔点 1687 K（1414 °C）
沸点 3173 K（2900 °C）
摩尔体积 12.06×10-6m3/mol
汽化热 384.22 kJ/mol
熔化热 50.55 kJ/mol
蒸气压 4.77 帕（1683K）
声速 无数据
其他性质
电负性 1.90（鲍林标度）
比热 700 J/(kg·K)
电导率 2.52×10-4 /(米欧姆)
热导率 148 W/(m·K)
第一电离能 786.5 kJ/mol
第二电离能 1577.1 kJ/mol
第三电离能 3231.6 kJ/mol
第四电离能 4355.5 kJ/mol
第五电离能 16091 kJ/mol
第六电离能 19805 kJ/mol
第七电离能 23780 kJ/mol
第八电离能 29287 kJ/mol
第九电离能 33878 kJ/mol
第十电离能 38726 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
28Si 92.23 % 稳定
29Si 4.67 % 稳定
30Si 3.1 % 稳定
32Si 人造 276年 β衰变 0.224 32P
核磁公振特性
29Si
核自旋 1/2