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二 氧 化 硅

　　二氧化硅

　　性質(zhì)：SiO2又稱(chēng)硅石。在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無(wú)色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.2 ～2.66.熔點(diǎn)1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點(diǎn)2230℃。不溶于水微溶于酸，微粒時(shí)能與熔融和堿類(lèi)起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅等。

　　silicon dioxide

　　CAS號(hào)：7631-86-9分子形狀：四方晶系

　　摩爾質(zhì)量:60.1 g mol-1

　　化學(xué)式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一種堅(jiān)硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現(xiàn)。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態(tài)和無(wú)定形兩大類(lèi)，晶態(tài)二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無(wú)色晶體，大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個(gè)氧原子形成的四面體結(jié)構(gòu)的原子晶體，整個(gè)晶體又可以看作是一個(gè)巨大分子，SiO2是最簡(jiǎn)式，并不表示單個(gè)分子。密度2.32g/cm3，熔點(diǎn)1723±5℃，沸點(diǎn)2230℃。無(wú)定形二氧化硅為白色固體或粉末?；瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定。不溶于水也不跟水反應(yīng)。是酸性氧化物，不跟一般酸反應(yīng)。氣態(tài)氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應(yīng)生成氣態(tài)四氟化硅。跟熱的強(qiáng)堿溶液或熔化的堿反應(yīng)生成硅酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成硅酸鹽。用于制造石英玻璃、光學(xué)儀器、化學(xué)器皿、普通玻璃、耐火材料、光導(dǎo)纖維，陶瓷等。二氧化硅的性質(zhì)不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：測(cè)其二氧化硅的比表面積。則使用全自動(dòng)BET比表面積測(cè)試儀F-Sorb 2400。

　　SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O

　　二氧化硅與堿性氧化物

　　SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3

　　二氧化硅能溶于濃熱的強(qiáng)堿溶液：

　　SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O

　?。ㄊA的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞）

　　在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：

　　SiO2＋2C=Si＋2CO↑

　　二氧化硅結(jié)構(gòu)

　　在大多數(shù)微電子工藝感興趣的溫度范圍內(nèi)，二氧化硅的結(jié)晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長(zhǎng)范圍有序，但她卻表現(xiàn)出短的有序結(jié)構(gòu)，它的結(jié)構(gòu)可認(rèn)為是4個(gè)氧原子位于三角形多面的腳上。多面體中心是一個(gè)硅原子。這樣，每4個(gè)氧原子近似共價(jià)鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價(jià)外殼。如果每個(gè)氧原子是兩個(gè)多面體的一部分，則氧的化合價(jià)也被滿足，結(jié)果就成了稱(chēng)為石英的規(guī)則的晶體結(jié)構(gòu)。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個(gè)硅原子鍵合。某些氧原子沒(méi)有氧橋，只和一個(gè)硅原子鍵合?？梢哉J(rèn)為熱生長(zhǎng)二氧化硅主要是由人以方向的多面體網(wǎng)絡(luò)組成的。與無(wú)氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無(wú)氧橋的比率遠(yuǎn)大于濕氧氧化層。因此，可以認(rèn)為，SiO2與其說(shuō)是原子晶體，卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價(jià)鍵向離子鍵過(guò)渡。

　　二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導(dǎo)纖維和耐火材料的原料。

　　當(dāng)二氧化硅結(jié)晶完美時(shí)就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小于幾微米時(shí)，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。

　　物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)均十分穩(wěn)定的礦產(chǎn)資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個(gè)礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。石英塊又名硅石，主要是生產(chǎn)石英砂(又稱(chēng)硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

　　應(yīng)用領(lǐng)域用途

　　玻璃

　　平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學(xué)玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導(dǎo)電玻璃、玻璃布及防 射線特種玻璃等的主要原料

　　陶瓷及耐火材料

　　瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料

　　冶金

　　硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑

　　建筑

　　混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗(yàn)材料（即水泥標(biāo)準(zhǔn)砂）等

　　化工

　　硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無(wú)定形二氧化硅微粉

　　機(jī)械

　　鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）

　　電子

　　高純度金屬硅、通訊用光纖等

　　橡膠、塑料

　　填料（可提高耐磨性）

　　涂料

　　填料（可提高涂料的耐候性）

　　二氧化硅粉塵的危害

　　二氧化硅在日常生活、生產(chǎn)和科研等方面有著重要的用途，但有時(shí)也會(huì)對(duì)人體造成危害。

　　二氧化硅的粉塵極細(xì)，比表面積達(dá)到100m2/g以上（全自動(dòng)F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測(cè)試），可以懸浮在空氣中，如果人長(zhǎng)期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會(huì)患硅肺?。ㄒ蚬枧f稱(chēng)為矽，硅肺舊稱(chēng)為矽肺）。二氧化硅比表面積研究是非常重要的，二氧化硅的比表面積檢測(cè)數(shù)據(jù)只有采用BET方法檢測(cè)出來(lái)的結(jié)果才是真實(shí)可靠的，國(guó)內(nèi)有很多儀器只能做直接對(duì)比法的檢測(cè)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)被淘汰了。目前國(guó)內(nèi)外比表面積測(cè)試統(tǒng)一采用多點(diǎn)BET法，國(guó)內(nèi)外制定出來(lái)的比表面積測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)都是以BET測(cè)試方法為基礎(chǔ)的，請(qǐng)參看我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測(cè)定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。比表面積檢測(cè)其實(shí)是比較耗費(fèi)時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測(cè)試可能需要耗費(fèi)一整天的時(shí)間，如果測(cè)試過(guò)程沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，那測(cè)試人員就時(shí)刻都不能離開(kāi)，并且要高度集中，觀察儀表盤(pán)，操控旋鈕，稍不留神就會(huì)導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程的失敗，這會(huì)浪費(fèi)測(cè)試人員很多的寶貴時(shí)間。國(guó)內(nèi)幾家生產(chǎn)比表面積測(cè)定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是真正能夠?qū)崿F(xiàn)BET法檢測(cè)功能的儀器（兼?zhèn)渲苯訉?duì)比法），更重要的北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測(cè)試儀是迄今為止國(guó)內(nèi)唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測(cè)設(shè)備，其測(cè)試結(jié)果與國(guó)際一致性很高，穩(wěn)定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測(cè)試結(jié)果精確性。

　　硅肺是一種職業(yè)病，它的發(fā)生及嚴(yán)重程度，取決于空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含量，以及與人的接觸時(shí)間等。長(zhǎng)期在二氧化硅粉塵含量較高的地方，如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場(chǎng)所工作的人易患此病。

　　因此，在這些粉塵較多的工作場(chǎng)所，因采取嚴(yán)格的勞動(dòng)保護(hù)措施，采用多種技術(shù)和設(shè)備控制工作場(chǎng)所的粉塵含量，以保證工作人員的身體健康。

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