金屬硅

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，就可做成太陽能電池，將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在開發(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)摩擦產(chǎn)生的高溫，全靠它那三萬一千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，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會(huì)使 21世紀(jì)人類的生活發(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。天安門廣場(chǎng)上的人民英雄紀(jì)念碑，便是經(jīng)過有機(jī)硅塑料處理表面的，因此永遠(yuǎn)潔白、清新。

制備

工業(yè)上，通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。

化學(xué)反應(yīng)方程式：

SiO2 + 2C → Si + 2CO

這樣制得的硅純度為97~98%，叫做金屬硅。再將它融化后重結(jié)晶，用酸除去雜質(zhì)，得到純度為99.7~99.8%的金屬硅。如要將它做成半導(dǎo)體用硅，還要將其轉(zhuǎn)化成易于提純的液體或氣體形式，再經(jīng)蒸餾、分解過程得到多晶硅。如需得到高純度的硅，則需要進(jìn)行進(jìn)一步的提純處理。

同位素

已發(fā)現(xiàn)的硅的同位素共有12種，包括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是穩(wěn)定的，其他同位素都帶有放射性。

用途

硅是一種半導(dǎo)體材料，可用于制作半導(dǎo)體器件和集成電路。還可以合金的形式使用(如硅鐵合金)，用于汽車和機(jī)械配件。也與陶瓷材料一起用于金屬陶瓷中。還可用于制造玻璃、混凝土、磚、耐火材料、硅氧烷、硅烷。

硅的特性 鋁 - 硅 - 磷

碳

硅

鍺

元素周期表

總體特性

名稱, 符號(hào), 序號(hào) 硅、Si、14

系列 類金屬

族, 周期, 元素分區(qū) 14族(IVA), 3, p

密度、硬度 2330 kg/m3、6.5

顏色和外表 深灰色、帶藍(lán)色調(diào)

地殼含量 25.7%

原子屬性

原子量 28.0855 原子量單位

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

價(jià)電子排布 [氖]3s23p2

電子在每能級(jí)的排布 2，8，4

氧化價(jià)（氧化物） 4（兩性的）

晶體結(jié)構(gòu) 面心立方

物理屬性

物質(zhì)狀態(tài) 固態(tài)

熔點(diǎn) 1687 K（1414 °C）

沸點(diǎn) 3173 K（2900 °C）

摩爾體積 12.06×10-6m3/mol

汽化熱 384.22 kJ/mol

熔化熱 50.55 kJ/mol

蒸氣壓 4.77 帕（1683K）

聲速 無數(shù)據(jù)

元素描述

由無定型和晶體兩種同素異形體。具有明顯的金屬光澤，呈灰色，密度2.32-2.34克/厘米3，熔點(diǎn)1410℃，沸點(diǎn)2355℃，具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)，電離能8.151電子伏特。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(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。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)。

元素來源：

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。

元素用途：

用于制造高硅鑄鐵、硅鋼等合金，有機(jī)硅化合物和四氯化硅等，是一種重要的半導(dǎo)體材料，摻有微量雜質(zhì)得硅單晶可用來制造大功率的晶體管，整流器和太陽能電池等。