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二氧化硅的性质

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1. 理化性质
      二氧化硅又称硅石,化学式SiO₂。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。SiO₂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。
 
SiO₂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。

2. 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[2],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: SiO₂ + 4HF = SiF4↑ + 2H₂O

3. 酸氧通性
二氧化硅与碱性氧化物
SiO₂ + CaO =(高温) CaSiO₃二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃+ H₂O
(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:
SiO₂+2C=(高温)Si+2CO↑
SiO₂+2Mg=(高温)Si+2MgO
3SiO₂+4Al=(高温)3Si+2Al₂O₃↑
若c过量,则发生反应:
Si+C=高温=SiC(金刚砂)

硅酸酸酐
二氧化硅(SiO₂)。 
二氧化硅不与水反应,即与水接触不生成硅酸,但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐。

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