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二氧化硅又稱硅石

發(fā)布時間:2023-06-02

二氧化硅又稱硅石,化學式SiO?。自然界中存在有結晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。
沙的主要成分即二氧化硅
結晶二氧化硅因晶體結構不同,分為石英、鱗石英和方石英三種。純石英為無色晶體,大而透明棱柱狀的石英叫水晶。若含有微量雜質(zhì)的水晶帶有不同顏色,有紫水晶、茶晶等。普通的砂是細小的石英晶體,有黃砂(較多的鐵雜質(zhì))和白砂(雜質(zhì)少、較純凈)。二氧化硅晶體中,硅原子的4個價電子與4個氧原子形成4個共價鍵,硅原子位于正四面體的中心,4個氧原子位于正四面體的4個頂角上,SiO?是表示組成的最簡式,僅是表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數(shù)之比。二氧化硅是原子晶體。
自然界存在的硅藻土是無定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遺體,為白色固體或粉末狀,多孔、質(zhì)輕、松軟的固體,吸附性強。
不溶于水。
化學性質(zhì)
化學性質(zhì)比較穩(wěn)定。不跟水反應。是酸性氧化物,不跟一般酸反應。氣態(tài)氟化氫跟二氧化硅反應生成氣態(tài)四氟化硅。跟熱的濃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(zhì)不活潑,它不與除氟、氟化氫以外的鹵素、鹵化氫以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(熱濃磷酸除外)。
常見的濃磷酸(或者說焦磷酸)在高溫下即可腐蝕二氧化硅,生成雜多酸 [3] ,高溫下熔融硼酸鹽或者硼酐亦可腐蝕二氧化硅,鑒于此性質(zhì),硼酸鹽可以用于陶瓷燒制中的助熔劑,除此之外氟化氫也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸: 6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
二氧化硅一般情況下不與水反應,即與水接觸不生成硅酸,但人為規(guī)定二氧化硅為硅酸的酸酐。
在大多數(shù)微電子工藝感興趣的溫度范圍內(nèi),二氧化硅的結晶率低到可以被忽略。
二氧化硅結構
盡管熔融石英不是長范圍有序,但它卻表現(xiàn)出短的有序結構,它的結構可認為是4個氧原子位于四面體的頂點上。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(guī)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任意方向的多面體網(wǎng)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。

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