硅的基本知识(二)

硅
silicon
　　一种化学元素 。化学符号 Si ， 原子序数 14 ， 原子量28.0855，属周期系ⅣA族。法国A.-L.拉瓦锡和英国 H.戴维都认为硅 土中含有一种化学元素 。1810 年瑞典 J.J.贝采里乌斯加热石英砂、炭和铁的混合物时，得到一种金属 ，被命名为silicon，含义是燧石 ，实际上他得到的只是硅铁 。到了 1823 年 ，他才用金属钾还原四氟化硅 ，得到无定形硅 。1854年H.S.C.德维尔电解石英砂和冰晶石的混合熔融物，得晶形硅。硅在地壳中的含量为27.72％ ，仅次于氧 ，占第二位。硅是构成岩石的主要元素，以硅石(SiO2)的形式存在，石英、水晶、玛瑙、燧石、砂子、砂岩都是硅石的变体。天然硅酸盐除存在于土壤、粘土中之外，长石、高岭土、滑石、云母、石棉、沸石等矿物也都是硅酸盐。
　　硅有无定形硅和晶形硅两种同素异形体。无定形硅是灰黑色粉末，实际上也是一种微晶体。晶形硅具有金刚石的晶体结构和半导体性质 ， 熔点 1410℃ ， 沸点 2355℃ ，密度2.32～2.34克/厘米3，莫氏硬度 7，性脆 。无定形硅化学性质活泼，在氧气中能剧烈燃烧。它在高温下与卤素、氮、碳等非金属发生反应，也能与镁、钙、铁等金属作用，生成硅化物。无定形硅几乎不溶于包括氢氟酸在内的所有无机酸和有机酸，但能溶于硝酸与氢氟酸的混合酸。浓氢氧化钠溶液能溶解无定形硅，放出氢气。晶形硅比较不活泼，即使在高温下也不与氧气化合，它也不溶于任何一种无机酸和有机酸，但可溶于硝酸和氢氟酸的混合酸以及浓氢氧化钠溶液。晶形硅具有明显的导电性，而且随温度升高而增加，具有半导体性质，极纯的晶形硅能够随着晶格中掺入微量杂质而使其电导率大大提高，得到P形硅半导体和N型硅半导体。硅的氧化态为+2和+4 ，生成如SiO和SiO2等化合物 ，生成的一系列氢化物称为硅烷，还能形成金属硅化物，如Mg2Si。
　　　纯度不高的单质硅可用金属镁或铝还原二氧化硅制得 ，但这是无定形硅。晶形硅则要在电弧炉内用碳还原二氧化硅制得，它可用来生产硅钢片。用作半导体的超纯硅的制法则是先用纯度不高的硅与氯化氢和氯气的混合物作用，制取三氯氢硅，并用精馏法提纯。然后在还原炉内用纯氢将三氯氢硅还原，硅就沉积在用超纯硅制成的细芯上，这样制得的超纯硅称为多晶硅，把它放在单晶炉内，就可拉制成单晶硅 ，可用作半导体材料，它的来源丰富，价格便宜，大部分半导体材料都用硅。硅铁可作合金添加剂，及冶金中的还原剂和除气剂。

-{硅}-（台湾、香港称-{矽}-）是一种化学元素，它的化学符号是Si，它的原子序数是14，属于元素周期表上IVA族的类金属元素。

结晶型的硅是暗黑蓝色的，很脆，是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下，除氟化氢以外，很难与其他物质发生反应。

同素异形体有无定形硅和结晶硅。

1822年，瑞典化学家白则里用金属钾还原四氟化硅，得到了单质硅。

源自英文silica，意为“硅石”。

硅主要以化合物的形式,作为仅次于氧的最丰富的元素存在于地壳中，约占地表岩石的四分之一，广泛存在于硅酸盐和硅石中。

工业上，通常是在电炉中由碳还原二氧化硅而制得。

化学反应方程式：

SiO₂ + 2C → Si + 2CO

这样制得的硅纯度为97~98%，叫做金属硅。再将它融化后重结晶，用酸除去杂质，得到纯度为99.7~99.8%的金属硅。如要将它做成半导体用硅，还要将其转化成易于提纯的液体或气体形式，再经蒸馏、分解过程得到多晶硅。如需得到高纯度的硅，则需要进行进一步的提纯处理。

已发现的硅的同位素共有12种，包括硅25至硅36，其中只有硅28，硅29，硅30是稳定的，其他同位素都带有放射性。

硅是一种半导体材料，可用于制作半导体器件和集成电路。还可以合金的形式使用(如硅铁合金)，用于汽车和机械配件。也与陶瓷材料一起用于金属陶瓷中。还可用于制造玻璃、混凝土、砖、耐火材料、矽氧烷、硅烷。