硅硅guī（臺灣、香港稱矽xī）是一種化學(xué)元素,它的化學(xué)符號是Si,舊稱矽.原子序數(shù)14,相對原子質(zhì)量28.09,有無定形和晶體兩種同素異形體,同素異形體有無定形硅和結(jié)晶硅.屬于元素周期表上IVA族的類金屬元素.
晶體結(jié)構(gòu)：晶胞為面心立方晶胞.硅(矽)
原子體積:(立方厘米/摩爾)
12.1
元素在太陽中的含量:(ppm)
900
元素在海水中的含量:(ppm)
太平洋表面 0.03
地殼中含量：（ppm）
277100
氧化態(tài)：
Main Si+2, Si+4
Other
化學(xué)鍵能： (kJ /mol)
Si-H 326
Si-C 301
Si-O 486
Si-F 582
Si-Cl 391
Si-Si 226
熱導(dǎo)率: W/(m·K)
149
晶胞參數(shù)：
a = 543.09 pm
b = 543.09 pm
c = 543.09 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
莫氏硬度：6.5
聲音在其中的傳播速率：（m/S）
8433
電離能 (kJ/ mol)
M - M+ 786.5
M+ - M2+ 1577.1
M2+ - M3+ 3231.4
M3+ - M4+ 4355.5
M4+ - M5+ 16091
M5+ - M6+ 19784
M6+ - M7+ 23786
M7+ - M8+ 29252
M8+ - M9+ 33876
M9+ - M10+ 38732
晶體硅為鋼灰色,無定形硅為黑色,密度2.4克／立方厘米,熔點(diǎn)1420℃,沸點(diǎn)2355℃,晶體硅屬于原子晶體,硬而有光澤,有半導(dǎo)體性質(zhì).硅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,在高溫下能與氧氣等多種元素化合,不溶于水、硝酸和鹽酸,溶于氫氟酸和堿液,用于造制合金如硅鐵、硅鋼等,單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料,用于制造大功率晶體管、整流器、太陽能電池等.硅在自然界分布極廣,地殼中約含27.6％,
結(jié)晶型的硅是暗黑藍(lán)色的,很脆,是典型的半導(dǎo)體.化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定.在常溫下,除氟化氫以外,很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng).
硅的用途：
①高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料.在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素,形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素,形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起,就可做成太陽能電池,將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料.另外廣泛應(yīng)用的二極管、三極管、晶閘管和各種集成電路（包括我們計算機(jī)內(nèi)的芯片和CPU)都是用硅做的原材料.
②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料.將陶瓷和金屬混合燒結(jié),制成金屬陶瓷復(fù)合材料,它耐高溫,富韌性,可以切割,既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點(diǎn),又彌補(bǔ)了兩者的先天缺陷. 可應(yīng)用于軍事武器的制造第一架航天飛機(jī)“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產(chǎn)生的高溫,全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼.
③光導(dǎo)纖維通信,最新的現(xiàn)代通信手段.用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維,激光在玻璃纖維的通路里,無數(shù)次的全反射向前傳輸,代替了笨重的電纜.光纖通信容量高,一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維,可以同時傳輸256路電話,它還不受電、磁干擾,不怕竊聽,具有高度的保密性.光纖通信將會使 21世紀(jì)人類的生活發(fā)生革命性巨變.
④性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物.例如有機(jī)硅塑料是極好的防水涂布材料.在地下鐵道四壁噴涂有機(jī)硅,可以一勞永逸地解決滲水問題.在古文物、雕塑的外表,涂一層薄薄的有機(jī)硅塑料,可以防止青苔滋生,抵擋風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化.天安門廣場上的人民英雄紀(jì)念碑,便是經(jīng)過有機(jī)硅塑料處理表面的,因此永遠(yuǎn)潔白、清新.
有機(jī)硅化合物,是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物,習(xí)慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物.其中,以硅氧鍵（-Si-0-Si-）為骨架組成的聚硅氧烷,是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多,研究最深、應(yīng)用最廣的一類,約占總用量的90%以上.
有機(jī)硅材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)：
（1） Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來；
（2） C-H無極性,使分子間相互作用力十分微弱；
（3） Si-O鍵長較長,Si-O-Si鍵鍵角大.
（4） Si-O鍵是具有50％離子鍵特征的共價鍵（共價鍵具有方向性,離子鍵無方向性）.
由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu),兼?zhèn)淞藷o機(jī)材料與有機(jī)材料的性能,具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì),并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優(yōu)異特性,廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、運(yùn)輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè),其中有機(jī)硅主要應(yīng)用于密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等.隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長,應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬,形成化工新材料界獨(dú)樹一幟的重要產(chǎn)品體系,許多品種是其他化學(xué)品無法替代而又必不可少的.
有機(jī)硅材料按其形態(tài)的不同,可分為：硅烷偶聯(lián)劑（有機(jī)硅化學(xué)試劑）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性劑）、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹脂、復(fù)合物等.
發(fā)現(xiàn)
1822年,瑞典化學(xué)家貝采里烏斯用金屬鉀還原四氟化硅,得到了單質(zhì)硅.
名稱由來
源自英文silica,意為“硅石”.
分布
硅主要以化合物的形式,作為僅次于氧的最豐富的元素存在于地殼中,約占地表巖石的四分之一,廣泛存在于硅酸鹽和硅石中.
制備
工業(yè)上,通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得.
化學(xué)反應(yīng)方程式：
SiO2 + 2C → Si + 2CO
這樣制得的硅純度為97~98%,叫做金屬硅.再將它融化后重結(jié)晶,用酸除去雜質(zhì),得到純度為99.7~99.8%的金屬硅.如要將它做成半導(dǎo)體用硅,還要將其轉(zhuǎn)化成易于提純的液體或氣體形式,再經(jīng)蒸餾、分解過程得到多晶硅.如需得到高純度的硅,則需要進(jìn)行進(jìn)一步的提純處理.
同位素
已發(fā)現(xiàn)的硅的同位素共有12種,包括硅25至硅36,其中只有硅28,硅29,硅30是穩(wěn)定的,其他同位素都帶有放射性.
用途
硅是一種半導(dǎo)體材料,可用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路.還可以合金的形式使用(如硅鐵合金),用于汽車和機(jī)械配件.也與陶瓷材料一起用于金屬陶瓷中.還可用于制造玻璃、混凝土、磚、耐火材料、硅氧烷、硅烷.
元素周期表
總體特性
名稱 符號 序號 系列 族 周期 元素分區(qū) 密度 硬度 顏色和外表 地殼含量
硅 Si 14 類金屬 14族(IVA) 3 p 2330千克/立方米 6.5 深灰色、帶藍(lán)色調(diào) 25.7%
原子屬性
原子量 原子半徑 共價半徑 范德華半徑 價電子排布 電子在每能級的排布 氧化價（氧化物） 晶體結(jié)構(gòu)
28.0855u （計算值)110（111)pm 111pm 210pm [Ne]3s23p2 2,8,4 4（兩性的） 金剛石晶格
物理屬性
物質(zhì)狀態(tài) 熔點(diǎn) 沸點(diǎn) 摩爾體積 汽化熱 熔化熱 蒸氣壓 聲速
固態(tài) 1687 K（1414 °C） 3173 K（2900 °C） 12.06×10-6m3/mol 384.22 kJ/mol 50.55 kJ/mol 4.77 帕（1683K） 無數(shù)據(jù)
其他性質(zhì)
電負(fù)性 比熱 電導(dǎo)率 熱導(dǎo)率 第一電離能 第二電離能 第三電離能 第四電離能
1.90（鮑林標(biāo)度） 700 J/(kg·K) 2.52×10-4 /(米歐姆) 148 W/(m·K) 786.5 kJ/mol 1577.1 kJ/mol 3231.6 kJ/mol 4355.5kJ/mol
第五電離能 第六電離能 第七電離能 第八電離能 第九電離能 第十電離能
16091 kJ/mol 19805 kJ/mol 23780 kJ/mol 29287 kJ/mol 33878 kJ/mol 38726 kJ/mol
最穩(wěn)定的同位素
同位素 豐度 半衰期 衰變模式 衰變能量(MeV) 衰變產(chǎn)物
28Si 92.23% 穩(wěn)定
29Si 4.67% 穩(wěn)定
30Si 3.10% 穩(wěn)定
32Si 人造 276年 β衰變 0.224 32P
29Si
核自旋 1/2
元素名稱：硅
元素原子量：28.09
元素類型：非金屬
發(fā)現(xiàn)人：貝采利烏斯 發(fā)現(xiàn)年代：1823年
發(fā)現(xiàn)過程：
1823年,瑞典的貝采利烏斯,用氟化硅或氟硅酸鉀與鉀共熱,得到粉狀硅.
元素描述：
由無定型和晶體兩種同素異形體.具有明顯的金屬光澤,呈灰色,密度2.32-2.34克/厘米3,熔點(diǎn)1410℃,沸點(diǎn)2355℃,具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu),電離能8.151電子伏特.加熱下能同單質(zhì)的鹵素、氮、碳等非金屬作用,也能同某些金屬如Mg、Ca、Fe、Pt等作用.生成硅化物.不溶于一般無機(jī)酸中,可溶于堿溶液中,并有氫氣放出,形成相應(yīng)的堿金屬硅酸鹽溶液,于赤熱溫度下,與水蒸氣能發(fā)生作用.硅在自然界分布很廣,在地殼中的原子百分含量為16.7%.是組成巖石礦物的一個基本元素,以石英砂和硅酸鹽出現(xiàn).
元素來源：
用鎂還原二氧化硅可得無定形硅.用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅.電子工業(yè)中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而制得.
元素用途：
用于制造高硅鑄鐵、硅鋼等合金,有機(jī)硅化合物和四氯化硅等,是一種重要的半導(dǎo)體材料,摻有微量雜質(zhì)得硅單晶可用來制造大功率的晶體管,整流器和太陽能電池等.
元素輔助資料：
硅在地殼中的含量是除氧外最多的元素.如果說碳是組成一切有機(jī)生命的基礎(chǔ),那么硅對于地殼來說,占有同樣的位置,因?yàn)榈貧さ闹饕糠侄际怯珊璧膸r石層構(gòu)成的.這些巖石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成.
長石、云母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類；水晶、瑪瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石.但是,硅與氧、碳不同,在自然界中沒有單質(zhì)狀態(tài)存在.這就注定它的發(fā)現(xiàn)比碳和氧晚.
拉瓦錫曾把硅土當(dāng)成不可分割的物質(zhì)——元素.
1823年,貝齊里烏斯將氟硅酸鉀（K2SiF6）與過量金屬鉀共熱制得無定形硅.盡管之前也有不少科學(xué)家也制得過無定形硅,但直到貝齊里烏斯將制得的硅在氧氣中燃燒,生成二氧化硅——硅土,硅才被確定為一種元素.硅被命名為silicium,元素符號是Si.
硅是一種半導(dǎo)體材料,可用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路.還可以合金的形式使用(如硅鐵合金),用于汽車和機(jī)械配件.也與陶瓷材料一起用于金屬陶瓷中.還可用于制造玻璃、混凝土、磚、耐火材料、硅氧烷、硅烷.
造房子用的磚、瓦、砂石、水泥、玻璃,吃飯,喝水用的瓷碗、水杯,洗臉間的潔具,它們看上去截然不同,其實(shí)主要成分都是硅的化合物.雖然人們早在遠(yuǎn)古時代便使用硅的化合物粘土制造陶器.但直到1823年,瑞典化學(xué)家貝采利烏斯才首次分離出硅元素,并將硅在氧氣中燃燒生成二氧化硅,確定硅為一種元素.中國曾稱它為矽,因矽和錫同音,難于分辨,故于1953年將矽改稱為硅.硅是一種非金屬元素,化學(xué)符號是Si.它是構(gòu)成礦物與巖石的主要元素.在自然界硅無游離狀態(tài),都存在于化合物中.硅的化合物主要是二氧化硅（硅石）和硅酸鹽.例如,花崗巖是由石英、長石、云母混合組成的,石英即是二氧化硅的一種形式,長石和云母是硅酸鹽.砂子和砂巖是不純硅石的變體,是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物.硅約占地殼總重量的27.72％,其豐度僅次于氧.
硅是非金屬元素,有無定形和晶體兩種同素異形體,晶體硅具有金屬光澤和某些金屬特性,因此常被稱為準(zhǔn)金屬元素.硅是一種重要的半導(dǎo)體材料,摻微量雜質(zhì)的硅單晶可用來制造大功率晶體管、整流器和太陽能電池等.二氧化硅（硅石）是最普遍的化合物,在自然界中分布極廣,構(gòu)成各種礦物和巖石.最重要的晶體硅石是石英.大而透明的石英晶體叫水晶,黑色幾乎不透明的石英晶體叫墨晶.石英的硬度為7.石英玻璃能透過紫外線,可以用來制造汞蒸氣紫外光燈和光學(xué)儀器.自然界中還有無定形的硅,叫做硅藻土,常用作甘油炸藥（硝化甘油）的吸附體,也可作絕熱、隔音材料.普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料.硅酸干燥脫水后的產(chǎn)物為硅膠,它有很強(qiáng)的吸附能力,能吸收各種氣體,因此常用來作吸附劑、干燥劑和部分催化劑的載體
這就是硅.
[編輯本段]缺乏癥
飼料中缺少硅可使動物生長遲緩.動物試驗(yàn)結(jié)果顯示,喂飼致動脈硬化飲料的同時補(bǔ)充硅,有利于保護(hù)動物的主動脈的結(jié)構(gòu).另外,已確定血管壁中硅含量與人和動物粥樣硬化程度呈反比.在心血管疾病長期發(fā)病率相差兩部的人群中,其飲用水中硅的含量也相差約兩倍,飲用水硅含量高的人群患病較少.并且他已知的危險因素都不能充分解釋這種不同
常用方程式
Si + 2OH- + H2O == SiO32- + 2H2↑
SiO2 + 2OH- == SiO32- + H2O
SiO32- + 2NH4+ + H2O == H4SiO4↓ + 2NH3↑
SiO32- + CO2 + 2H2O == H4SiO4↓+ CO32-
SiO32- + 2H+ + H2O == H4SiO4↓
3SiO32- + 2Fe3+ == Fe2(SiO3)3↓
3SiO32- + 2Al3+ == Al2(SiO3)3↓