41-硅-无机非金属材料.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第,4,章 材料家族中的元素,CPU,硅芯片的使用,材料是人类生产和生活的重要物,质基础,是衡量一个国家科技和经,济发展水平的重要标志之一,.,第,1,节 硅 无机非金属材料,硅的化合物的使用在生活中常常可以见到，如石英，玻璃，水晶。远古时代人类就已经开始和使用陶瓷。但硅的单质直到,18,世纪上半叶有科学家制备出。,硅,发,*,展,史,硅的分布与存在,存在：没有游离态，,只有化合态。,分布：在地壳中居第二位。构成矿物和岩 石的主要成分。,O,Si,Al,Fe,地,壳,中,元,素,含,量,前,四,位,一、硅,物理性质,1,、灰黑色，有金属光泽，硬而脆的固体。,2,、熔,沸点高、硬度大。,3,、晶体硅是良好的半导体。,结构与金刚石相似，故物理性质相似,晶体硅,氧化性,还原性,Cl,2,O,2,N,2,C,金属单质,:Fe,Cu,Mg,等,Mg,Cl,2,MgCl,2,2Mg,O,2,=2MgO,3Mg,N,2,=Mg,3,N,2,非金属单质,:C,H,2,等,H,2,Cl,2,=2HCl,H,2,+O,2,=H,2,O,N,2,+3H,2,2NH,3,还原性化合物,2FeCl,2,Cl,2,2FeCl,3,2SO,2,+O,2,=2SO,3,氧化性,:O,2,Cl,2,浓,H,2,SO,4,浓,HNO,3,等,C,2H,2,SO,4,(,浓,)=CO,2,2SO,2,2H,2,O,C,4HNO,3,(,浓,)=CO,2,4NO,2,2H,2,O,非,金,属,单,质,非,金,属,单,质,点燃,点燃,点燃,光,高温高压,点燃,备注：常温下，,除氟气、氢氟酸和强碱外，一般不与其他物质反应。,化学性质,不活泼,(1),加热时：与,O,2,，,Cl,2,反,应,Si+O,2,=SiO,2,（,2,）硅的制备,SiO,2,+2C=Si+,2CO,高温,硅的提纯,Si +2Cl,2,SiCl,4,SiCl,4,+2H,2,Si +4HCl,硅的用途,硅除作为,半导体材料,用来制集成电路、晶体管、硅整流器外，还可制造,太阳能电池,，硅合金等。硅合金用于制造变压器、耐酸设备等。,石英,玛瑙,水晶,二、二氧化硅,物理性质：,SiO,2,主要是由硅原子和氧原子构成，不溶于水，熔点高、硬度大,。,结构与金刚石相似，故物理性质相似,CO,2,与碱反应,2NaOH+CO,2,=Na,2,CO,3,+H,2,O,与碱性氧化物反应,与水反应,CO,2,+H,2,O=H,2,CO,3,与酸反应,不反应,CO,2,+Na,2,O=Na,2,CO,3,知识回顾：,CO,2,性质,二氧化硅化学的性质,（,1,）酸性氧化物：与强碱发生反应。,2NaOH+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+H,2,O,硅酸钠：硅酸钠的水溶液称水玻璃具有粘性，故不能用磨口玻璃塞盛碱性溶液，,见光易分解的物质,棕色瓶。,如：,AgBr,HClO,等强氧化性溶液不能用橡胶塞，应该用玻璃塞。,如：浓,HNO,3,KMnO,4,等,液封法保存的物质。,钠,煤油,液溴,水,（,4,）玻璃雕刻：常温与氢氟酸反应,4HF+SiO,2,=,SiF,4,+2H,2,O,（反应进行的实质：平衡移动）,（,2,）与碱性氧化物：,SiO,2,+CaO=CaSiO,3,高温,（,3,）与水的反应,SiO,2,不与水反应（沙子不溶于水）,二氧化硅的用途,制宝石 仪器,(,化学 光学,),钟表,光缆,建筑材料等,光 纤 光 缆,普 通 电 缆,每根光纤可同时通过,10,亿路电话,8,管同轴电缆每条通话,1800,路,原料来源广,资源较少,质量轻，不怕腐蚀铺设方便,质量重，怕腐蚀,抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射,不抗电磁干扰，发生电辐射,三 硅酸盐与无机非金属材料,H,2,SiO,3,不溶于水的酸，酸性比,H,2,CO,3,弱,Na,2,SiO,3,+H,2,O+CO,2,=H,2,SiO,3,+Na,2,CO,3,（硅酸是溶于水的酸，故不能直接溶于水制得,）,硅酸盐：一般是由硅，氧，金属组成的化合物,（,1,）硅酸盐的表示,通常氧化物的形式来表示其组成。表示方法：金属氧化物在前，再写,SiO2,，最后写,H2O,；氧化物之间用,“,”,隔开,。,例：,Na,2,SiO,3,可以写成,Na,2,O SiO,2,制备,:,Na,2,SiO,3,+HCl=2NaCl+H,2,SiO,3,（,2,）硅酸盐的工业产物,玻璃,传统的无机材料,原料：纯碱 石灰石 石英,设备：玻璃熔炉,条件：高温熔融,主要反应：,Na,2,CO,3,+SiO,2,=Na,2,SiO,3,+CO,2,高温,CaCO,3,+SiO,2,=CaSiO,3,+CO,2,高温,主要成分：硅酸钠，硅酸钙，二氧化硅,（没有一定的熔点）,有色玻璃,:,在玻璃中添加有色氧化物,如,:,蓝色 氧化钴,(Co,2,O,3,),红色 氧化亚铜,(Cu,2,O),有色玻璃,钢化玻璃,钢化玻璃,:,普通玻璃加热熔化急速冷却，强度为普通玻璃,4-6,倍，不易破碎，即使破碎了，碎块也没有尖锐是棱角。,水泥,原料：黏土，石灰石，石膏,设备：水泥回转窑,条件：煅烧,主要成分,：,3CaO,SiO,2,硅酸三钙,2CaO,SiO,2,硅酸二钙,3CaO,Al,2,O,3,铝酸三钙,(,水硬性,),名称,水泥,砂浆,原料,水泥,沙子 水,用途,建筑,粘合剂,混凝土,水泥 沙子,碎石,建造厂房,钢筋,混凝土,钢筋,混凝土,建造高楼,桥梁 水坝,几种常见的水泥制品,原料：黏土,条件：高温煅烧,瓷器,人类应用最早的硅酸盐材料,描述景德镇陶瓷,有这样一句话：,薄如纸，,声如磬，,色如玉。,景德镇是著名的瓷都,而陶瓷又起源于中国,.,青花瓷,高温结构陶瓷在航天事业的运用原因,是因为它具有耐高温，耐氧化，超强，超硬的特点。,它可以在各种的环境下使用。同时也是造汽车发动机，喷气发动机的理想材料，大大提高能源的利用率。,高温结构陶瓷,几种新型陶瓷材料,生物陶瓷,这种陶瓷强度大，韧性好，与人体亲和力好。是目前人体骨骼和牙齿的重要移植材料。,在这一领域，我国处于领先水平,。,压电陶瓷,安放在打火机中的压电陶瓷，一经敲打就产生电火花，将机械能转化为电能。,硅元素,单质硅,F,2,，,HF,，,NaOH,加热能与某,些非金属单,质反应（,O,2,、,Cl,2,）,O,2,二氧化硅是光导纤维,的主要原料，光导纤,维可用作通讯材料和,制造医用内窥镜等,硅可制造集成路、,太阳能电池等；硅,合金可用来制造变,压器铁芯、耐酸设,备等。,C,高温,HF,无游离态,常温不活泼,只有化合态,SiO,2,硅酸盐,Na,2,SiO,3,、,CaSiO,3,知识整合：,谢谢,!,林珊,