硅的化學(xué)性質(zhì)及用途都有哪些

硅，作為一種非常重要的元素，在地殼中豐度高達(dá)27.7%，廣泛存在于巖石、砂礫和塵土中。作為單質(zhì)的硅，其化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，不溶于水和酸，也不與氧、氮、氯等氣體反應(yīng)。然而，在特定條件下，硅單質(zhì)仍表現(xiàn)出一些特殊的化學(xué)性質(zhì)。

硅化學(xué)性質(zhì)

硅原子的核外電子第一層有2個(gè)電子，第二層有8個(gè)電子，達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。最外層有4個(gè)電子即為價(jià)電子，它對(duì)硅原子的導(dǎo)電性等方面起著主導(dǎo)作用。

正因?yàn)楣柙佑腥绱私Y(jié)構(gòu)，所以有其一些特殊的性質(zhì)：最外層的4個(gè)價(jià)電子讓硅原子處于亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這些價(jià)電子使硅原子相互之間以共價(jià)鍵結(jié)合，由于共價(jià)鍵比較結(jié)實(shí)，硅具有較高的熔點(diǎn)和密度；化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，常溫下很難與其他物質(zhì)（除氟化氫和堿液以外）發(fā)生反應(yīng)；硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)體性質(zhì)。

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。

(1)常溫時(shí)，硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，不能與硫酸、硝酸等反應(yīng)，但能跟F2反應(yīng)：

硅化學(xué)方程式

Si＋2F2＝SiF4；

(2) 非金屬單質(zhì)一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。

(3) 非金屬單質(zhì)跟堿作用一般無H2放出，但Si能跟強(qiáng)堿溶液作用放出H2：

Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。

(4) 還原性

在加熱條件下，硅能與Cl2、O2、C等反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為

Si＋O2 ＝＝SiO2。

Si＋2Cl2＝＝SiCl4

Si＋C＝高溫＝SiC

硅的用途

1. 微電子工業(yè)：硅單質(zhì)是制造半導(dǎo)體器件和集成電路的關(guān)鍵材料，如晶體管、太陽能電池、電腦芯片等。

2. 建筑材料：硅單質(zhì)與氧化鈣、氧化鋁等材料反應(yīng)，生成硅酸鹽產(chǎn)品，如水泥、陶瓷、磚瓦等。

3. 光伏產(chǎn)業(yè)：硅單質(zhì)是太陽能電池板的核心材料，通過光生伏特效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)化為電能。

4. 化工原料：硅單質(zhì)是合成有機(jī)硅化合物的基礎(chǔ)，有機(jī)硅化合物廣泛應(yīng)用于潤滑劑、密封劑、粘合劑、涂料、塑料等領(lǐng)域。

5. 金屬冶煉：硅單質(zhì)作為還原劑，在冶金工業(yè)中用于提煉難熔金屬，如鐵、銅、鋁等。

6. 精密鑄造：硅單質(zhì)與氧化硅反應(yīng)生成的硅酸鹽熔點(diǎn)高，流動(dòng)性好，適用于精密鑄造工藝。

7. 紡織品處理：硅單質(zhì)氧化物形成的硅酸鹽具有優(yōu)良的耐熱性和耐候性，可用于紡織品處理，提高織物的防水、防污、抗紫外線性能。

8. 玻璃和光學(xué)元件：硅單質(zhì)是制造光學(xué)玻璃和光纖的重要原料，具有良好的透光性和折射率。

9. 精細(xì)化工：硅單質(zhì)在化妝品、藥品、食品等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如硅油、硅膠等。

10. 航空航天：硅單質(zhì)及其化合物在航空航天領(lǐng)域也有應(yīng)用，如高溫結(jié)構(gòu)材料、防熱涂層等。