4-1 硅、无机非金属材料

第四章

材料家族中的元素

第一节

硅

无机非金属材料

【学习目标】1、掌握硅的物理性质和化学性 质。 2、掌握二氧化硅的性质，认识 硅和二氧化硅作为无机非金属 材料的特性和用途。 3、了解硅酸盐等无机非金属材

材料的分类：金属材料新型无机非金属材料

材料

无机非金 属材料

传统无机非 金属材料

水泥 玻璃

有机合成材料 复合材料

陶瓷

同学们想象一下，所展 示的 图片 ， 它 们之 间有 什 么联系呢？

一、半导体材料与单质硅

1、物理性质 硅的档案：硅元素在地壳中的含量仅次 于氧元素，排行老二，储量丰富。自然 界没有游离态的硅，常见的化合态的硅 有二氧化硅和硅酸盐等。单质硅有晶体 硅和无定形硅(非晶硅)两种。晶体硅 是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。 单质硅是良好的半导体材料，广泛应用 于各个领域。

硅作为非金属，它是否具备非金 属单质的一般性质？请从已学的非金 属单质着手，(如碳单质、硫单质等) 总结非金属单质的一般性质。特别注 非金属单质的一般性质： 意硅表现出来的一些特殊性质。 1 、具有氧化性，可以与金属化合， 生成盐； 2、与氧气化合，生成酸性氧化物； 3 、活泼非金属单质可从盐溶液中置 换出不活泼非金属单质……

2、化学性质 注意：常温下，化学性质稳定 常温下，不易与H2、O2、Cl2、 硫酸、硝酸、盐酸等物质反应(1)常温只与碱、氢氟酸、氟气等反应

Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑ Si+2F2==SiF4 Si+4HF==SiF4↑+2H2 ↑

(2)加热，Si能与某些非金属单质 反应 ① Si+O2 == SiO2② Si+2Cl2 == SiCl4高温

△

3、硅的用途

①硅芯片；半导体材料 ②制集成电路、晶体管、硅整流器 等半导体材料 ③含硅4%的钢可制变压器铁芯 ④含硅15%的钢具有耐酸性，制耐酸 设备

晶体管 集成电路

在太阳能方面的利用汽车的尾巴

卫星的翅膀

二、二氧化硅与光导纤维

SiO2档案:我的结构与金刚石相似，但我 很平凡，随处可见的沙子、石英就是我 了。我熔点高；身子硬。水晶价值连城， 可用来装饰、制造电子部件和光学仪器， 这些都是我的同胞。但我更喜欢在铺路、 建筑等平凡岗位上，为人民服务！图1平面结构

图2空间结构 表示硅原子

. [交流 研讨]

1、从物质分类看，二氧化 硅属于哪类物质？

2、二氧化硅可能具有哪 些化学性质？

二氧化硅

1、存在： 沙子、石英(透明的石 英即水晶) 2、物理性质 晶体硬度 大 ,熔点 高 , 难 溶 于水

3、二氧化硅的化学性质 (1)酸性氧化物的通性 ① 与强碱反应

SiO2+2NaOH == Na2SiO3+H2O 注意： 盛放碱液的试剂瓶不能用玻璃 塞，可用橡胶塞。

②与

碱性氧化物反应 高温 SiO2+CaO=====CaSiO3③与某些盐反应 CaCO3+SiO2====CaSiO3+CO2↑ Na2CO3+SiO2====Na2SiO3+CO2↑高温 高温