硅

硅是一种化学元素，它的化学符号是硅，原子序数是14。它属于元素周期表中的IVA族非金属元素。硅原子有四个外围电子，它的化学性质比同一个碳家族的化学性质更稳定。硅在宇宙中排名第八。硅作为一种化合物存在于地壳中，是仅次于氧的第二丰富元素。硅有着广泛的应用，从中国最早的陶瓷技术到现代光纤通信、航空航天、电子等领域。

硅的发现历史

1787年，硅首次在拉瓦锡的岩石中被发现。

1800年，大卫把它误认为是一个化合物。

1811年，盖·吕萨克和泰纳德通过混合元素钾和四氟化硅加热制备了不纯的非晶硅。

1823年，Bezelius首次发现硅是一种元素，一年后非晶硅被提炼出来。这种方法与盖·吕萨克使用的方法大致相同。然后他通过反复清洗来提纯元素硅。

硅——名称的起源

英语中的硅这个词来自拉丁语silex，silicis，意思是燧石(即富含硅的燧石)。

在民国初年，学者们最初将这种元素音译为“硅”，并将其读作“x”宋体”(《xi音可由桂方读，如气字)》(也有，其实“硅”字原本是“斗”字的变体，读作林虎)。当时，汉语拼音方案还没有普及，所以很多人把它误读为古、今。由于化学元素的翻译通常是音译，除了那些最初在中国命名的，化学学会注意到了这个问题，并创造了“司”一词以避免误读。*将继续使用“硅”这个词，直到21世纪。

1953年2月，中国科学院召开了一次全国性的化学物质命名研讨会。一些学者采用并宣布将原来的名称“司”改为“顾:司”，但没有意识到“司”字也应改为“X”。矽肺，硅钢和其他普通的民间词汇仍然使用硅字符。

在香港，两种用途都有，但“硅”更常见。

在日本和韩国，它被称为“硅元素”或“图形用户界面元素”。

硅-物理和化学性质

同素异形体

有两种同素异形体，无定形的和结晶的:

1.通过用镁还原二氧化硅而获得的深棕色无定形粉末，具有相对活跃的性质并能在空气中燃烧，称为无定形硅；

2.另一种具有稳定性能的晶体(晶体硅)是通过在电炉中用碳还原二氧化硅获得的。

有形财产

性状:有明显的金属光泽，呈灰色。晶体硅呈深蓝色，易碎，是典型的半导体。具有金刚石的晶体结构，

汽化热384.22千焦/摩尔

熔化热50.55千焦/摩尔

蒸汽压4.77帕(1683千帕)

电负性1.90(保龄标度)

比热700j/(kg·k)

电导率2.52×10-4/(m欧姆)

热导率148 w/(m.k)

电离能:8.151电子伏。

第一电离能786.5千焦/摩尔

二次电离能1577.1千焦/摩尔

第三电离能为3231.6千焦/摩尔

第四电离能为4355.5千焦/摩尔

第五电离能16091千焦/摩尔

第六电离能19805千焦/摩尔

第七电离能是23780千焦/摩尔

第八电离能29287千焦/摩尔

第九电离能是33878千焦/摩尔

第十个电离能是38726千焦/摩尔

化学性质

稳定性:非常稳定。在常温下，很难与氟化氢以外的其他物质反应。

反应性:在加热下，它能与元素卤素、氮、碳和其他非金属反应，也能与一些金属如镁、钙、铁、铂等反应。硅化物形成。

溶解性:不溶于普通无机酸，溶于碱溶液，与氢气一起释放，形成相应的碱性硅酸盐溶液，在红热温度下可与水蒸气反应。

同位素

发现了硅的12种同位素，包括硅25到硅36，其中只有硅28、硅29和硅30是稳定的，所有其他同位素都是放射性的。

硅分布

硅在自然界中分布极其广泛，地壳中大约含有27.6%的硅。硅主要以化合物的形式存在于地壳中，是仅次于第一种氧的最丰富的元素(49.4%)，约占地表岩石的四分之一。

硅在自然界中不是以单一物质的形式存在，而是以化合物的形式存在，因此不存在“硅石矿”。硅化合物主要是二氧化硅(二氧化硅)和硅酸盐。例如，花岗岩由应时、长石和云母的混合物组成，应时是二氧化硅的一种形式，长石和云母是硅酸盐。沙子和砂岩是不纯硅石的变体，是天然硅酸盐岩石风化的产物。

二氧化硅(硅石)是最常见的化合物，广泛分布于自然界，构成各种矿物和岩石。最重要的结晶二氧化硅是应时。

硅化合物

1.碳化硅:用于半导体、避雷针、电路元件、高温应用、紫外线探测器、结构材料、天文学、盘式制动器、离合器、柴油机微粒过滤器、灯丝高温计、陶瓷膜、刀具、加热元件、核燃料、珠宝、钢铁、防护装置、催化剂载体等领域。

2.硅石:它是沙子和应时的主要成分。在半导体和太阳能电池板等应用中，它是主要的原材料。

3.硅烷:它广泛用于医疗和工业领域。

4.四氯化硅:用于半导体工业和光电池。

硅制备

在工业上，它通常是通过在电炉中从碳中还原二氧化硅制成的。

化学反应方程式:

二氧化硅+ 2C →硅+ 2CO

如此制备的硅纯度为97-98%，称为纯硅。熔化，重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7-99.8%的纯硅。如果要将其制成半导体用硅，必须将其转化为易于提纯的液体或气体形式，然后通过蒸馏和分解获得多晶硅。如果要获得高纯度的硅，需要进一步的提纯处理。

硅用途

1.高纯单晶硅是一种重要的半导体材料。

在单晶硅中加入微量族IIIA元素，形成p型硅半导体；少量的VA族元素混合形成N型和P型半导体，它们可以结合形成太阳能电池并将辐射能转换成电能。

2、金属陶瓷，空间导航的重要材料。

陶瓷和金属混合并烧结形成金属陶瓷复合材料。耐高温，坚韧，可切割。它不仅继承了金属和陶瓷各自的优点，而且弥补了二者的先天不足。可用于制造军用武器。

3.光纤通信。

纯二氧化硅用于拉制高透明度的玻璃纤维。在玻璃纤维的路径中，激光通过无数次全反射向前传输，取代了笨重的电缆。光纤通信容量大，不受电、磁干扰，不怕窃听，保密性高。

4、硅有机化合物。

(1)硅酮塑料:是一种优良的防水涂料。在地铁四壁喷涂硅树脂可以一劳永逸地解决渗水问题。在古代文物和雕塑的表面，一层薄薄的硅树脂塑料可以防止苔藓的生长，并能抵御风、雨和风化。*广场上的人民英雄纪念碑被硅树脂塑料覆盖，所以它总是白色和新鲜的。

(2)硅橡胶:绝缘重组好，不开裂，不老化，长期无毒。它也可以用作医用高分子材料。

(3)硅油是一种良好的润滑剂。由于其低粘度、良好的流动性和低蒸气压，可用于高温或寒冷环境。

5.生活和装饰

工匠们用盐酸蚀刻应时来制作艺术品；餐桌上的水晶项链和瓷盘是硅酸盐制品。