硅的化学性质及用途都有哪些

硅的化学性质及用途都有哪些

硅是一种在地壳中丰度高达27.7%的重要元素，广泛存在于岩石、砂砾和尘土中。作为单质的硅，其化学性质相当稳定，不溶于水和酸，也不与氧、氮、氯等气体反应。然而，在特定条件下，硅单质仍表现出一些特殊的化学性质。本文将详细介绍硅的化学性质及其在各个领域的具体应用。

硅化学性质

硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。

加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。

硅化学方程式

(1)常温时，硅的化学性质不活泼，不能与硫酸、硝酸等反应，但能跟F2反应：

Si＋2F2＝SiF4；

(2) 非金属单质一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。

(3) 非金属单质跟碱作用一般无H2放出，但Si能跟强碱溶液作用放出H2：

Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。

(4) 还原性

在加热条件下，硅能与Cl2、O2、C等反应,反应的化学方程式为

Si＋O2 ＝＝SiO2。

Si＋2Cl2＝＝SiCl4

Si＋C＝高温＝SiC

硅的用途

1. 微电子工业：硅单质是制造半导体器件和集成电路的关键材料，如晶体管、太阳能电池、电脑芯片等。

2. 建筑材料：硅单质与氧化钙、氧化铝等材料反应，生成硅酸盐产品，如水泥、陶瓷、砖瓦等。

3. 光伏产业：硅单质是太阳能电池板的核心材料，通过光生伏特效应将太阳能转化为电能。

4. 化工原料：硅单质是合成有机硅化合物的基础，有机硅化合物广泛应用于润滑剂、密封剂、粘合剂、涂料、塑料等领域。

5. 金属冶炼：硅单质作为还原剂，在冶金工业中用于提炼难熔金属，如铁、铜、铝等。

6. 精密铸造：硅单质与氧化硅反应生成的硅酸盐熔点高，流动性好，适用于精密铸造工艺。

7. 纺织品处理：硅单质氧化物形成的硅酸盐具有优良的耐热性和耐候性，可用于纺织品处理，提高织物的防水、防污、抗紫外线性能。

8. 玻璃和光学元件：硅单质是制造光学玻璃和光纤的重要原料，具有良好的透光性和折射率。

9. 精细化工：硅单质在化妆品、药品、食品等领域也有广泛应用，如硅油、硅胶等。

10. 航空航天：硅单质及其化合物在航空航天领域也有应用，如高温结构材料、防热涂层等。