硅常見(jiàn)謠言

謠言:在自然界中，硅都以含氧化合物形式存在。

駁斥:自然界存在天然的硅單質(zhì)且早有報(bào)道，下為文獻(xiàn)報(bào)道節(jié)選

本文對(duì)自然硅進(jìn)行了礦相學(xué)、礦物學(xué)研究。該礦物產(chǎn)于福建某地矽卡巖型硫、多金屬礦床中。自然硅呈亮灰銀白色、強(qiáng)金屬光澤。性脆。鏡下呈渾圓粒狀、乳滴狀。均質(zhì)。實(shí)測(cè)比重d=2.368。硬度H_M=6.76。反射率 R 470nm 37.08;546nm 33.44;589nm 31.27;650nm 29.96。經(jīng)掃描電鏡能譜分析、電子探針?lè)治?Si 99.87%~99.94%。

硅是人體必需的微量元素之一。占體重的0.026%。硅及含硅的粉塵對(duì)人體最大的危害是引起矽肺。矽肺是嚴(yán)重的職業(yè)病之一，礦工、石材加工工人以及其他在含有硅粉塵場(chǎng)所的工人應(yīng)采取必要的防護(hù)措施。

硅在結(jié)締組織、軟骨形成中硅是必需的，硅能將粘多糖互相連結(jié)，并將粘多糖結(jié)合到蛋白質(zhì)上，形成纖維性結(jié)構(gòu)，從而增加結(jié)締組織的彈性和強(qiáng)度，維持結(jié)構(gòu)的完整性;硅參與骨的鈣化作用，在鈣化初始階段起作用，食物中的硅能增加鈣化的速度，尤其當(dāng)鈣攝入量低時(shí)效果更為明顯;膠原中氨基酸約21%為羥脯氨酸，脯氨酰羥化酶使脯氨酸羥基化，此酶顯示最大活力時(shí)需要硅;通過(guò)對(duì)不同來(lái)源的膠原分析，結(jié)果顯示硅是膠原組成成分之一。

參考攝入量:由于沒(méi)有人體硅需要量的實(shí)驗(yàn)資料，因此難以提出合適的人體每日硅的需求量，由動(dòng)物實(shí)驗(yàn)推算，硅若易吸收，每天人體的需要量可能為2~5mg。但膳食中大部分的硅不易被吸收，推薦攝入量每天約為5~10mg，可以認(rèn)為每日攝入20~50mg是適宜的。

過(guò)量表現(xiàn):高硅癥，高硅飲食的人群中曾發(fā)現(xiàn)局灶性腎小球腎炎，腎組織中含硅量明顯增高的個(gè)體。也有報(bào)道有人大量服用硅酸鎂(含硅抗酸劑)可能誘發(fā)人類(lèi)的尿路結(jié)石。

硅肺病，經(jīng)呼吸道長(zhǎng)期吸入大量含硅的粉塵，可引起矽肺。

矽肺(silicosis)又稱(chēng)硅肺，是塵肺中最為常見(jiàn)的一種類(lèi)型，是由于長(zhǎng)期吸入大量含有游離二氧化硅粉塵所引起，以肺部廣泛的結(jié)節(jié)性纖維化為主的疾病。矽肺病人由于兩肺發(fā)生廣泛性纖維組織增生肺組織的微血管循環(huán)受到障礙，抵抗力下降，因而容易合并其他疾病，導(dǎo)致病情惡化，甚至死亡。

不足表現(xiàn):飼料中缺少硅可使動(dòng)物生長(zhǎng)遲緩、缺乏導(dǎo)致頭發(fā)、指甲易斷裂，皮膚失去光澤。動(dòng)物試驗(yàn)結(jié)果顯示，喂飼致動(dòng)脈硬化飲料的同時(shí)補(bǔ)充硅，有利于保護(hù)動(dòng)物的主動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)。另外，已確定血管壁中硅含量與人和動(dòng)物粥樣硬化程度呈反比。在心血管疾病長(zhǎng)期發(fā)病率相差兩部的人群中，其飲用水中硅的含量也相差約兩倍，飲用水硅含量高的人群患病較少。

硅是一種非常安全的物質(zhì)，本身不予免疫系統(tǒng)反應(yīng)，也不會(huì)被細(xì)胞吞噬，更不會(huì)滋生細(xì)菌或與化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)還可以有針對(duì)皮膚傷口所開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的硅膠，可以用來(lái)保護(hù)傷口，是安全性非常高的材料，受各國(guó)衛(wèi)生機(jī)關(guān)許可使用。

1、高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體;摻入微量的第VA族元素，形成n型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成p-n結(jié)，就可做成太陽(yáng)能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開(kāi)發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。另外廣泛應(yīng)用的二極管、三極管、晶閘管、場(chǎng)效應(yīng)管和各種集成電路(包括人們計(jì)算機(jī)內(nèi)的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。

2、金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結(jié)，制成金屬陶瓷復(fù)合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了兩者的先天缺陷。可應(yīng)用于軍事武器的制造。第一架航天飛機(jī)"哥倫比亞號(hào)"能抵擋住高速穿行稠密大氣時(shí)摩擦產(chǎn)生的高溫，全靠它那三萬(wàn)一千塊硅瓦拼砌成的外殼。

3、光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段。用純二氧化硅可以拉制出高透明度的玻璃纖維。激光可在玻璃纖維的通路里，發(fā)生無(wú)數(shù)次全反射而向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維，可以同時(shí)傳輸256路電話(huà);而且它還不受電、磁的干擾，不怕竊聽(tīng)，具有高度的保密性。光纖通信將會(huì)使21世紀(jì)人類(lèi)的生活發(fā)生革命性巨變。

4、性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物。例如有機(jī)硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機(jī)硅，可以一勞永逸地解決滲水問(wèn)題。在古文物、雕塑的外表，涂一層薄薄的有機(jī)硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化。天安門(mén)廣場(chǎng)上的人民英雄紀(jì)念碑，便是經(jīng)過(guò)有機(jī)硅塑料處理表面的，因此永遠(yuǎn)潔白、清新。

5、由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)味以及生理惰性等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、運(yùn)輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè)，其中有機(jī)硅主要應(yīng)用于密封、粘合、潤(rùn)滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，形成化工新材料界獨(dú)樹(shù)一幟的重要產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學(xué)品無(wú)法替代而又必不可少的。

6、硅可以提高植物莖稈的硬度，增加害蟲(chóng)取食和消化的難度。盡管硅元素在植物生長(zhǎng)發(fā)育中不是必需元素，但它也是植物抵御逆境、調(diào)節(jié)植物與其他生物之間相互關(guān)系所必需的化學(xué)元素。

硅在提高植物對(duì)非生物和生物逆境抗性中的作用很大，如硅可以提高植物對(duì)干旱、鹽脅迫、紫外輻射以及病蟲(chóng)害等的抗性。硅可以提高水稻對(duì)稻縱卷葉螟的抗性，施用硅后水稻對(duì)害蟲(chóng)取食的防御反應(yīng)迅速提高，硅對(duì)植物防御起到警備作用。

水稻在受到蟲(chóng)害襲擊時(shí)，硅可以警備水稻迅速激活與抗逆性相關(guān)的茉莉酸途徑，茉莉酸信號(hào)反過(guò)來(lái)促進(jìn)硅的吸收，硅與茉莉酸信號(hào)途徑相互作用影響著水稻對(duì)害蟲(chóng)的抗性。

實(shí)驗(yàn)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(wú)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(shí)，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(dǎo)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(guò)直拉法或區(qū)域熔煉法等制備。

用鎂還原二氧化硅可得無(wú)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。

有無(wú)定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色，無(wú)定形硅為黑色， 密度2.32-2.34克/立方厘米，熔點(diǎn)1410℃，沸點(diǎn)2355℃，晶體硅屬于原子晶體。不溶于水、硝酸和鹽酸，溶于氫氟酸和堿液。硬而有金屬光澤。

原子核外電子排布:1s22s22p? 3s23p2;

晶胞類(lèi)型:立方金剛石型;

晶胞參數(shù):20℃下測(cè)得其晶胞參數(shù)a=0.543087nm;

顏色和外表: 深灰色、帶藍(lán)色調(diào);

采用納米壓入法測(cè)得單晶硅(100)的E為140~150GPa;

電導(dǎo)率:硅的電導(dǎo)率與其溫度有很大關(guān)系，隨著溫度升高，電導(dǎo)率增大，在1480℃左右達(dá)到最大，而溫度超過(guò)1600℃后又隨溫度的升高而減小。

同位素:

備注:1.畫(huà)上#號(hào)的數(shù)據(jù)代表沒(méi)有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的證明，只是理論推測(cè)而已，而用括號(hào)括起來(lái)的代表數(shù)據(jù)不確定性。

2.有三種天然的穩(wěn)定同位素Si(92.2%)、Si(4.7%)和Si(3.1%)，還有質(zhì)量數(shù)為25、26、27、31和32的人工放射性同位素。

3.硅(原子質(zhì)量單位: 28.0855，共有23種同位素，其中有3種同位素是穩(wěn)定的。

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(gè)電子。電子在原子核外，按能級(jí)由低硅原子到高，由里到外，層層環(huán)繞，這稱(chēng)為電子的殼層結(jié)構(gòu)。硅原子的核外電子第一層有2個(gè)電子，第二層有8個(gè)電子，達(dá)到穩(wěn)定態(tài)。最外層有4個(gè)電子即為價(jià)電子，它對(duì)硅原子的導(dǎo)電性等方面起著主導(dǎo)作用。

正因?yàn)楣柙佑腥绱私Y(jié)構(gòu)，所以有其一些特殊的性質(zhì):最外層的4個(gè)價(jià)電子讓硅原子處于亞穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這些價(jià)電子使硅原子相互之間以共價(jià)鍵結(jié)合，由于共價(jià)鍵比較結(jié)實(shí)，硅具有較高的熔點(diǎn)和密度;化學(xué)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(yīng);硅晶體中沒(méi)有明顯的自由電子，能導(dǎo)電，但導(dǎo)電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導(dǎo)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(wú)機(jī)酸中，可溶于堿溶液中，并有氫氣放出，形成相應(yīng)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。

分類(lèi):純凈物、單質(zhì)、非金屬單質(zhì)。

(1)與單質(zhì)反應(yīng):

Si + O? == SiO?，條件:加熱

Si + 2F? == SiF?

Si + 2Cl? == SiCl?，條件:高溫

(2)高溫真空條件下可以與某些氧化物反應(yīng):

2MgO + Si=高溫真空 =Mg(g)+SiO?(硅熱還原法煉鎂)

(3)與酸反應(yīng):

只與氫氟酸反應(yīng):Si + 4HF == SiF?↑ + 2H?↑

(4)與堿反應(yīng):Si + 2OH?+ H?O == SiO?2?+ 2H?↑(如NaOH，KOH)

注意:硅、鋁是既能和酸反應(yīng)，又能和堿反應(yīng)，放出氫氣的單質(zhì)。

相關(guān)方程式:

Si+O?=高溫= SiO?

Si + 2OH? + H?O == SiO?2?+ 2H?↑

Si+2F?== SiF?

Si+4HF== SiF?↑+2H?↑

SiO? + 2OH?== SiO?2?+ H?O

SiO?2?+ 2NH??+ H?O == H?SiO?↓ + 2NH?↑

SiO?2?+ CO? + 2H?O == H?SiO?↓+ CO?2?

SiO?2?+ 2H?== H?SiO?↓

SiO?2?+2H?+H?O == H?SiO?↓

H?S iO? == H?SiO? + H?O

3SiO?2?+ 2Fe3?== Fe?(SiO?)?↓

3SiO?2?+2Al3?==Al?(SiO?)?↓

Na?CO? + SiO? =高溫= Na?SiO? + CO? ↑

相關(guān)化合物:

二氧化硅、硅膠、硅酸鹽、硅酸、原硅酸、硅烷、二氯硅烷、三氯硅烷、四氯硅烷、

原子屬性:

原子量:28.0855u;

原子核虧損質(zhì)量:0.1455u;

原子半徑:(計(jì)算值)110(111)pm;

共價(jià)半徑:111 pm;

范德華半徑:210 pm;

外圍電子層排布:3s23p2;引

電子在每個(gè)能級(jí)的排布:2，8，4;

電子層:KLM;

氧化性(氧化物):4(兩性的)。

硅的豐度，引起早期化學(xué)家的興趣。矽(硅)在地球表面的含量?jī)H次于氧，占有將近28%.但是矽(硅)元素并非最早被發(fā)現(xiàn)的元素，那是因?yàn)閺奈?硅)的氧化物中要將矽還原出來(lái)是一件非常困難的事。

硅約占地殼總重量的25.7%，僅次于氧。在自然界中，硅通常以含氧化合物形式存在，其中最簡(jiǎn)單的是硅和氧的化合物硅石SiO2。石英、水晶等是純硅石的變體。礦石和巖石中的硅氧化合物統(tǒng)稱(chēng)硅酸鹽，較重要的有長(zhǎng)石KAlSi3O8、高嶺土Al2Si2O5(OH)4、滑石Mg3(Si4O10)(OH)2、云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2、石棉H4Mg3Si2O9、鈉沸石Na2(Al2Si3O10)·2H2O、石榴石Ca3Al2(SiO4)3、鋯石英ZrSiO4和綠柱石Be3Al2Si6O18等。土壤、黏土和砂子是天然硅酸鹽巖石風(fēng)化后的產(chǎn)物。

硅在自然界分布很廣，在地殼中的原子百分含量為16.7%。是組成巖石礦物的一個(gè)基本元素，以石英砂和硅酸鹽出現(xiàn)。

硅在地殼中的含量是除氧外最多的元素。如果說(shuō)碳是組成一切有機(jī)生命的基礎(chǔ)，那么硅對(duì)于地殼來(lái)說(shuō)，占有同樣的位置，因?yàn)榈貧さ闹饕糠侄际怯珊璧膸r石層構(gòu)成的。這些巖石幾乎全部是由硅石和各種硅酸鹽組成。長(zhǎng)石、云母、黏土、橄欖石、角閃石等等都是硅酸鹽類(lèi);水晶、瑪瑙、碧石、蛋白石、石英、砂子以及燧石等等都是硅石。

1787年，拉瓦錫首次發(fā)現(xiàn)硅存在于巖石中。

1800年，戴維將其錯(cuò)認(rèn)為一種化合物。

1811年蓋-呂薩克和泰納爾(Thenard, Louis Jacques)加熱鉀和四氟化硅得到不純的無(wú)定形硅，根據(jù)拉丁文silex(燧石)命名為silicon。

1811年，Gay-Lussac和Thenard以矽(硅)的四氟化物與堿土金屬反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)當(dāng)中生成赤褐色的化合物(可能是含不純物無(wú)定形的矽)。

1823年，硅首次作為一種元素被永斯·雅各布·貝采利烏斯發(fā)現(xiàn)，并于一年后提煉出了無(wú)定形硅，其方法與蓋-呂薩克使用的方法大致相同。他隨后還用反復(fù)清洗的方法將單質(zhì)硅提純。

1823年，Berzelius以氧化矽(硅)的粉末，加以鐵，碳的混和物在高溫下加熱，得到矽(硅)化鐵。但是為了抽取純的矽(硅)，他使用矽(硅)-氟-鈣的化合物，干燒之后得到的固體，加水分解得到純的矽(硅)。

發(fā)現(xiàn)硅的榮譽(yù)歸屬于瑞典化學(xué)家J?ns Jacob Berzelius，在斯德哥爾摩(瑞典首都)于1824年，他通過(guò)加熱氟硅酸鉀和鉀獲取了硅。這個(gè)產(chǎn)物被硅酸鉀污染，但他把它放在水中攪拌，會(huì)與之反應(yīng)，因此得到了相對(duì)純凈的硅粉末。

1824年永斯·雅各布·貝采利烏斯用同樣的方法，但經(jīng)過(guò)反復(fù)洗滌除去其中的氟硅酸，得到純無(wú)定形硅。

結(jié)晶性的矽則到了1854年才被提煉出來(lái)。矽(硅)的拉丁文是silicium，意為"堅(jiān)硬之石"。

1854年H·S·C·德維爾第一次制得晶態(tài)硅。

硅名稱(chēng)的由來(lái):英文silicon，來(lái)自拉丁文的silex，silicis，意思為燧石(火石)。 民國(guó)初期，學(xué)者原將此元素譯為"硅"而令其讀為"xi(圭旁確可讀xi音)"(又，"硅"字本為"砉"字之異體，讀huo)。然而在當(dāng)時(shí)的時(shí)空下，由于拼音方案尚未推廣普及，一般大眾多誤讀為gui。由于化學(xué)元素譯詞除中國(guó)原有命名者，多用音譯，化學(xué)學(xué)會(huì)注意到此問(wèn)題，于是又創(chuàng) "矽"字避免誤讀。臺(tái)灣沿用"矽"字至今。中國(guó)大陸在1953年2月，中國(guó)科學(xué)院召開(kāi)了一次全國(guó)性的化學(xué)物質(zhì)命名擴(kuò)大座談會(huì)，有學(xué)者以"矽"與另外的化學(xué)元素"錫"和"硒"同音易混淆為由，通過(guò)并公布改回原名字"硅"并讀"gui"，但并未意識(shí)到其實(shí)"硅"字本亦應(yīng)讀xi音。有趣的是，矽肺與矽鋼片等詞匯至今仍用矽字。在香港，兩用法皆有，但"矽"較通用。

非晶硅太陽(yáng)電池是1976年有出現(xiàn)的新型薄膜式太陽(yáng)電池，它與單晶硅和多晶硅太陽(yáng)電池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，電耗更低，非常吸引人。制造非晶硅太陽(yáng)電池的方法有多種，最常見(jiàn)的是輝光放電法，還有反應(yīng)濺射法、化學(xué)氣相沉積法、電子束蒸發(fā)法和熱分解硅烷法等。輝光放電法是將一石英容器抽成真空，充入氫氣或氬氣稀釋的硅烷，用射頻電源加熱，使硅烷電離，形成等離子體。非晶硅膜就沉積在被加熱的襯底上。若硅烷中摻人適量的氫化磷或氫化硼，即可得到N型或P型的非晶硅膜。襯底材料一般用玻璃或不銹鋼板。這種制備非晶硅薄膜的工藝，主要取決于嚴(yán)格控制氣壓、流速和射頻功率，對(duì)襯底的溫度也很重要。非晶硅太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)有各種不同，其中有一種較好的結(jié)構(gòu)叫PiN電池，它是在襯底上先沉積一層摻磷的N型非晶硅，再沉積一層未摻雜的i層，然后再沉積一層摻硼的P型非晶硅，最后用 電子束蒸發(fā)一層減反射膜，并蒸鍍銀電極。此種制作工藝，可以采用一連串沉積室，在生產(chǎn)中構(gòu)成連續(xù)程序，以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同時(shí)，非晶硅太陽(yáng)電池很薄，可以制成疊層式，或采用集成電路的方法制造，在一個(gè)平面上，用適當(dāng)?shù)难谀９に嚕淮沃谱鞫鄠€(gè)串聯(lián)電池，以獲得較高的電壓。因?yàn)槠胀ňw硅太陽(yáng)電池單個(gè)只有0.5伏左右的電壓，現(xiàn)在日本生產(chǎn)的非晶硅串聯(lián)太陽(yáng)電池可達(dá)2.4伏。目前非晶硅太陽(yáng)電池存在的問(wèn)題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，國(guó)際先進(jìn)水平為10%左右，且不夠穩(wěn)定，常有轉(zhuǎn)換效率衰降的現(xiàn)象，所以尚未大量用于作大型太陽(yáng)能電源，而多半用于弱光電源，如袖珍式電子計(jì)算器、電子鐘表及復(fù)印機(jī)等方面。估計(jì)效率衰降問(wèn)題克服后，非晶硅太陽(yáng)電池將促進(jìn)太陽(yáng)能利用的大發(fā)展，因?yàn)樗杀镜?，重量輕，應(yīng)用更為方便，它可以與房屋的屋面結(jié)合構(gòu)成住戶(hù)的獨(dú)立電源.

在猛烈陽(yáng)光底下，單晶體式太陽(yáng)能電池板較非晶體式能夠轉(zhuǎn)化多一倍以上的太陽(yáng)能為電能，但可惜單晶體式的價(jià)格比非晶體式的昂貴兩三倍以上，而且在陰天的情況下非晶體式反而與晶體式能夠收集到差不多一樣多的太陽(yáng)能

硅(臺(tái)灣、香港稱(chēng)矽)是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號(hào)是Si，舊稱(chēng)矽。原子序數(shù)14，相對(duì)原子質(zhì)量28.09，有無(wú)定形和晶體兩種同素異形體，同素異形體有無(wú)定形硅和結(jié)晶硅。屬于元素周期表上IVA族的類(lèi)金屬元素。

晶體硅為鋼灰色，無(wú)定形硅為黑色，密度2.4g/cm3，熔點(diǎn)1420℃，沸點(diǎn)2355℃，晶體硅屬于原子晶體，硬而有光澤，有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，在高溫下能與氧氣等多種元素化合，不溶于水、硝酸和鹽酸，溶于氫氟酸和堿液，用于造制合金如硅鐵、硅鋼等，單晶硅是一種重要的半導(dǎo)體材料，用于制造大功率晶體管、整流器、太陽(yáng)能電池等。硅在自然界分布極廣，地殼中約含27.6%，主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在 結(jié)晶型的硅是暗黑藍(lán)色的，很脆，是典型的半導(dǎo)體?；瘜W(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定。在常溫下，除氟化氫以外，很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

硅的用途:

①高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體;摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，就可做成太陽(yáng)能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開(kāi)發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。

②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結(jié)，制成金屬陶瓷復(fù)合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了兩者的先天缺陷。 可應(yīng)用于軍事武器的制造第一架航天飛機(jī)"哥倫比亞號(hào)"能抵擋住高速穿行稠密大氣時(shí)磨擦產(chǎn)生的高溫，全靠它那三萬(wàn)一千塊硅瓦拼砌成的外殼。

③光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維，激光在玻璃纖維的通路里，無(wú)數(shù)次的全反射向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維，可以同時(shí)傳輸256路電話(huà)，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽(tīng)，具有高度的保密性。光纖通信將會(huì)使 21世紀(jì)人類(lèi)的生活發(fā)生革命性巨變。

④性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物。例如有機(jī)硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機(jī)硅，可以一勞永逸地解決滲水問(wèn)題。在古文物、雕塑的外表，涂一層薄薄的有機(jī)硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風(fēng)吹雨淋和風(fēng)化。天安門(mén)廣場(chǎng)上的人民英雄紀(jì)念碑，便是經(jīng)過(guò)有機(jī)硅塑料處理表面的，因此永遠(yuǎn)潔白、清新。

有機(jī)硅化合物，是指含有Si-O鍵、且至少有一個(gè)有機(jī)基是直接與硅原子相連的化合物，習(xí)慣上也常把那些通過(guò)氧、硫、氮等使有機(jī)基與硅原子相連接的化合物也當(dāng)作有機(jī)硅化合物。其中，以硅氧鍵(-Si-0-Si-)為骨架組成的聚硅氧烷，是有機(jī)硅化合物中為數(shù)最多，研究最深、應(yīng)用最廣的一類(lèi)，約占總用量的90%以上。

有機(jī)硅材料具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu):

(1) Si原子上充足的甲基將高能量的聚硅氧烷主鏈屏蔽起來(lái);

(2) C-H無(wú)極性，使分子間相互作用力十分微弱;

(3) Si-O鍵長(zhǎng)較長(zhǎng)，Si-O-Si鍵鍵角大。

(4) Si-O鍵是具有50%離子鍵特征的共價(jià)鍵(共價(jià)鍵具有方向性，離子鍵無(wú)方向性)。 由于有機(jī)硅獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，兼?zhèn)淞藷o(wú)機(jī)材料與有機(jī)材料的性能，具有表面張力低、粘溫系數(shù)小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質(zhì)，并具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無(wú)毒無(wú)味以及生理惰性等優(yōu)異特性，廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、運(yùn)輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療等行業(yè)，其中有機(jī)硅主要應(yīng)用于密封、粘合、潤(rùn)滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機(jī)硅數(shù)量和品種的持續(xù)增長(zhǎng)，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬，形成化工新材料界獨(dú)樹(shù)一幟的重要產(chǎn)品體系，許多品種是其他化學(xué)品無(wú)法替代而又必不可少的。 有機(jī)硅材料按其形態(tài)的不同，可分為:硅烷偶聯(lián)劑(有機(jī)硅化學(xué)試劑)、硅油(硅脂、硅乳液、硅表面活性劑)、高溫硫化硅橡膠、液體硅橡膠、硅樹(shù)脂、復(fù)合物等。

發(fā)現(xiàn) 1822年，瑞典化學(xué)家白則里用金屬鉀還原四氟化硅，得到了單質(zhì)硅。

我們的生活中處處可見(jiàn)"硅"的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。