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硅物理及化學性質(zhì)

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硅物理及化學性質(zhì)

  硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無定形兩種形式。你知道硅的物理化學性質(zhì)都是什么嗎?下面是學習啦小編為你整理的硅物理及化學性質(zhì),一起來看看吧。

  硅的物理性質(zhì)

  性狀:具有明顯的金屬光澤,呈灰色。結(jié)晶型的硅是暗黑藍色的,很脆,是典型的半導體。具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu),

  汽化熱 384.22 kJ/mol

  熔化熱 50.55 kJ/mol

  蒸氣壓 4.77 帕(1683K)

  電負性 1.90(鮑林標度)

  比熱 700 J/(kg·K)

  電導率 2.52×10-4 /(米歐姆)

  熱導率 148 W/(m·K)

  電離能:8.151電子伏特。

  第一電離能 786.5 kJ/mol

  第二電離能 1577.1 kJ/mol

  第三電離能 3231.6 kJ/mol

  第四電離能 4355.5 kJ/mol

  第五電離能 16091 kJ/mol

  第六電離能 19805 kJ/mol

  第七電離能 23780 kJ/mol

  第八電離能 29287 kJ/mol

  第九電離能 33878 kJ/mol

  第十電離能 38726 kJ/mol

  硅的化學性質(zhì)

  硅有明顯的非金屬特性,可以溶于堿金屬氫氧化物溶液中,產(chǎn)生(偏)硅酸鹽和氫氣。

  硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序數(shù)為Z=14,核外有14個電子。電子在原子核外,按能級由低硅原子到高,由里到外,層層環(huán)繞,這稱為電子的殼層結(jié)構(gòu)。硅原子的核外電子第一層有2個電子,第二層有8個電子,達到穩(wěn)定態(tài)。最外層有4個電子即為價電子,它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。

  正因為硅原子有如此結(jié)構(gòu),所以有其一些特殊的性質(zhì):最外層的4個價電子讓硅原子處于亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu),這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結(jié)合,由于共價鍵比較結(jié)實,硅具有較高的熔點和密度;化學性質(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;硅晶體中沒有明顯的自由電子,能導電,但導電率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有半導體性質(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。不溶于一般無機酸中,可溶于堿溶液中,并有氫氣放出,形成相應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。

  硅的制取方法

  實驗室里可用鎂粉在赤熱下還原粉狀二氧化硅,用稀酸洗去生成的氧化鎂和鎂粉,再用氫氟酸洗去未作用的二氧化硅,即得單質(zhì)硅。這種方法制得的都是不夠純凈的無定形硅,為棕黑色粉末。工業(yè)上生產(chǎn)硅是在電弧爐中還原硅石(SiO2含量大于99%)。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時,能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%),采用質(zhì)量高的硅石(SiO2大于99%),可直接煉出制造硅鋼片用的高質(zhì)量硅。高純的半導體硅可在1,200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4制得。超純的單晶硅可通過直拉法或區(qū)域熔煉法等制備。

  用鎂還原二氧化硅可得無定形硅。用碳在電爐中還原二氧化硅可得晶體硅。電子工業(yè)中用的高純硅則是用氫氣還原三氯氫硅或四氯化硅而制得。


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