O2Si
二氧化硅(化学式:SiO?)是一种酸性氧化物,对应水化物为硅酸(H?SiO?)。二氧化硅是硅最重要的化合物。地球上存在的天然二氧化硅约占地壳质量的12%,其存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石。
物理性质
二氧化硅又称硅石,化学式SiO?。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。结晶二氧化硅因晶体结构不同,分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体,大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色,有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体,有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中,硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键,硅原子位于正四面体的中心,4个氧原子位于正四面体的4个顶角上,许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连,每个氧原子为两个四面体共有,即每个氧原子与两个硅原子相结合。SiO?是表示组成的最简式,仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。二氧化硅是原子晶体。
SiO?中Si—O键的键能很高,熔点、沸点较高(熔点1723℃,沸点2230℃)。折射率大约为1.6.
各种二氧化硅产品的折射率为:石英砂为1.547;粉石英为1.544;脉石英为1.542;硅藻土为1.42~1.48;气相白炭黑为1.46;沉淀白炭黑为1.46。
自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强。
化学性质
化学性质比较稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(热浓磷酸除外)。常见的浓磷酸(或者说焦磷酸)在高温下即可腐蚀二氧化硅,生成杂多酸,高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐蚀二氧化硅,鉴于此性质,硼酸盐可以用于陶瓷烧制中的助熔剂,除此之外氟化氢也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸: SiO? + 4HF = SiF4↑ + 2H?O
酸氧通性
二氧化硅与碱性氧化物
SiO? + CaO =(高温) CaSiO?二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
SiO? + 2NaOH = Na?SiO?+ H?O
(盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的原因)
在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:
SiO?+2C=(高温)Si+2CO↑
SiO?+2Mg=(高温)Si+2MgO
3SiO?+4Al=(高温)3Si+2Al?O?↑
若c过量,则发生反应:
Si+C=高温=SiC(金刚砂)