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二 氧 化 硅

　　二氧化硅

　　性質：SiO2又稱硅石。在自然界分布很廣，如石英、石英砂等。白色或無色，含鐵量較高的是淡黃色。密度2.2 ～2.66.熔點1670℃（鱗石英）；1710℃（方石英）。沸點2230℃。不溶于水微溶于酸，微粒時能與熔融和堿類起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅鐵、型砂、單質硅等。

　　silicon dioxide

　　CAS號：7631-86-9分子形狀：四方晶系

　　摩爾質量:60.1 g mol-1

　　化學式SiO2，式量60.08。也叫硅石，是一種堅硬難溶的固體。它常以石英、鱗石英、方石英三種變體出現。從地面往下16千米幾乎65％為二氧化硅的礦石。天然的二氧化硅分為晶態和無定形兩大類，晶態二氧化硅主要存在于石英礦中。純石英為無色晶體，大而透明的棱柱狀石英為水晶。二氧化硅是硅原子跟四個氧原子形成的四面體結構的原子晶體，整個晶體又可以看作是一個巨大分子，SiO2是最簡式，并不表示單個分子。密度2.32g/cm3，熔點1723±5℃，沸點2230℃。無定形二氧化硅為白色固體或粉末?；瘜W性質很穩定。不溶于水也不跟水反應。是酸性氧化物，不跟一般酸反應。氣態氟化氫或氫氟酸跟二氧化硅反應生成氣態四氟化硅。跟熱的強堿溶液或熔化的堿反應生成硅酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應生成硅酸鹽。用于制造石英玻璃、光學儀器、化學器皿、普通玻璃、耐火材料、光導纖維，陶瓷等。二氧化硅的性質不活潑，它不與除氟、氟化氫和氫氟酸以外的鹵素、鹵化氫和氫鹵素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氫(氫氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：測其二氧化硅的比表面積。則使用全自動BET比表面積測試儀F-Sorb 2400。

　　SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O

　　二氧化硅與堿性氧化物

　　SiO2 ＋ CaO =（高溫） CaSiO3

　　二氧化硅能溶于濃熱的強堿溶液：

　　SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O

　?。ㄊA的試劑瓶不能用玻璃塞而用橡膠塞）

　　在高溫下，二氧化硅能被碳、鎂、鋁還原：

　　SiO2＋2C=Si＋2CO↑

　　二氧化硅結構

　　在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內，二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序，但她卻表現出短的有序結構，它的結構可認為是4個氧原子位于三角形多面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣，每4個氧原子近似共價鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原子是兩個多面體的一部分，則氧的化合價也被滿足，結果就成了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中，某些氧原子，成為氧橋位，與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和一個硅原子鍵合。可以認為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體網絡組成的。與無氧橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大于濕氧氧化層。因此，可以認為，SiO2與其說是原子晶體，卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。

　　二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。

　　當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小于幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。

　　物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。石英塊又名硅石，主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料， 也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

　　應用領域用途

　　玻璃

　　平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀器、導電玻璃、玻璃布及防 射線特種玻璃等的主要原料

　　陶瓷及耐火材料

　　瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以及碳化硅等的原料

　　冶金

　　硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑

　　建筑

　　混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標準砂）等

　　化工

　　硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉

　　機械

　　鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）

　　電子

　　高純度金屬硅、通訊用光纖等

　　橡膠、塑料

　　填料（可提高耐磨性）

　　涂料

　　填料（可提高涂料的耐候性）

　　二氧化硅粉塵的危害

　　二氧化硅在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途，但有時也會對人體造成危害。

　　二氧化硅的粉塵極細，比表面積達到100m2/g以上（全自動F-Sorb 2400比表面積儀BET方法測試），可以懸浮在空氣中，如果人長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患硅肺病（因硅舊稱為矽，硅肺舊稱為矽肺）。二氧化硅比表面積研究是非常重要的，二氧化硅的比表面積檢測數據只有采用BET方法檢測出來的結果才是真實可靠的，國內有很多儀器只能做直接對比法的檢測，現在國內已經被淘汰了。目前國內外比表面積測試統一采用多點BET法，國內外制定出來的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎的，請參看我國國家標準（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間，如果測試過程沒有實現完全自動化，那測試人員就時刻都不能離開，并且要高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導致測試過程的失敗，這會浪費測試人員很多的寶貴時間。國內幾家生產比表面積測定儀廠商中，只有北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠實現BET法檢測功能的儀器（兼備直接對比法），更重要的北京金埃譜科技有限公司的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設備，其測試結果與國際一致性很高，穩定性也很好，同時減少人為誤差，提高測試結果精確性。

　　硅肺是一種職業病，它的發生及嚴重程度，取決于空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含量，以及與人的接觸時間等。長期在二氧化硅粉塵含量較高的地方，如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場所工作的人易患此病。

　　因此，在這些粉塵較多的工作場所，因采取嚴格的勞動保護措施，采用多種技術和設備控制工作場所的粉塵含量，以保證工作人員的身體健康。

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