① 粗硅提純必須在無氧的氛圍中進行,除了考慮到硅易被氧化成二氧化硅外,還有什麼原因
粗硅提純一般是在高溫下由氫氣使三氯氫硅或四氯化硅還原
若有氧則極不安全
② 除了加入雜質,還有什麼方法可以增加硅的導電性
如果還是硅,那麼它的導電性不會發生變化。要改變導電性要麼加入雜質,要麼寄希望於尺寸的變化帶來導電性的變化,做出納米級別的硅單質,比如一維納米線或二維納米面,其導電性可能會發生變化。
③ 硅有幾種氧化物
三種SiO、SiO2、Si2O6
SiO:白色晶體,密度2.18g/cm3,熔點1702℃,沸點1880℃,不溶於水,溶於濃鹼溶液.可用二氧化硅和硅粉在高溫、高真空下升華製取.用於電子工業和制光學玻璃.
SiO2:硅的化合價有+2和+4兩種,這是因為除了SiO2之外,還有一氧化硅SiO.SiO在自然界不存在,但能按下法制備:SiO2+Si=2SiO
SiO在1800℃真空中為黃褐色物質.SiO蒸氣冷卻時分解為SiO2.SiO在工業上稱為單氧硅,是絕緣材料,它有一個有趣的性質,即摩擦時容易生電,而且帶負電.
④ 硅有哪些用途
1、硅是電子工業超純硅的原料,超純半導體單晶硅做的電子器件具有體積小、重量輕、可靠性好和壽命長等優點。摻有特定微量雜質的硅單晶製成的大功率晶體管、整流器及太陽能電池,比用鍺單晶製成的好。
2、非晶硅太陽能電池研究進展很快,轉換率達到了8%以上。硅鉬棒電熱元件最高使用溫度可達1700℃,具有電阻不易老化和良好的抗氧化性能。
3、用硅生產的三氯氫硅,可配製幾百種硅樹脂潤滑劑和防水化合物等。此外,碳化硅可作磨料,高純氧化硅製作的石英管是高純金屬冶煉及照明燈具的重要材料。
4、硅構築植物的重要元素。硅是植物重要的營養元素,大部分植物體內含有硅。表明,硅在植物干物質中占的比例為0.1-20%。
5、硅是品質元素。有改善農產品品質的作用,並有利於貯存和運輸。硅能調節作物的光合作用和蒸騰作用,提高光合效率,增強作物的抗旱、抗乾熱風和抗低溫能力。
硅肥可增強作物對病蟲害的抵抗力,減少病蟲危害。作物吸收硅後,在體內形成硅化細胞,使莖葉表層細胞壁加厚,角質層增加,從而提高防蟲抗病能力。硅肥可提高作物抗倒伏。由於作物的莖稈直,使抗倒伏能力提高80%左右。
硅肥可使作物體內通氣性增強。作物體內含硅量增加,使作物導管剛性加強,促使通氣性,不但可促進作物根系生長,還可預防根系的腐爛和早衰。
6、微孔硅鈣保溫材料微孔硅鈣保溫材料是一種優良的保溫材料。它具有熱容量小、機械強度高、導熱系數低、不燃燒、無毒無味、可切割、運輸方便等特點,可廣泛用於冶金、電力、化工、船舶等各種熱力設備及管道上。
(4)硅除了熱氧化還有哪些方法擴展閱讀
1、常見硅酸鹽產品
陶瓷、玻璃、水泥是使用量最大的傳統無機非金屬材料。
玻璃原料:純鹼、石灰石和石英。
水泥:是一種非常重要的建築材料。原料:黏土、石灰石。
陶瓷:人類應用最早的硅酸鹽材料。原料:黏土。
陶瓷具有抗氧化、抗酸鹼腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優點,因此,陶瓷製品一直為人們所喜愛。
2、新型無機非金屬材料
高溫結構陶瓷:氮化硅Si3N4、碳化硅SiC,俗名金剛砂。
生物陶瓷:Al2O3、ZrO2。
壓電陶瓷:鈦酸鋇BaTiO3、鈦酸鉛PbTiO3。
特徵:耐高溫、強度高;具有電學性質;具有光學性質;具有生物功能。
⑤ 硅與二氧化硅在用途上有什麼不同盡量詳細點
1、二氧化硅:耐高溫的化學儀器,光導纖維。
二氧化硅是製造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維、電子工業的重要部件、光學儀器、工藝品和耐火材料的原料,是科學研究的重要材料。
2、硅:晶元,集成電路,半導體器件,太陽能電池。
金屬硅主要用於生產有機硅、製取高純度的半導體材料以及配製有特殊用途的合金等。
(5)硅除了熱氧化還有哪些方法擴展閱讀
二氧化硅晶體中,硅原子位於正四面體的中心,四個氧原子位於正四面體的四個頂角上,許多個這樣的四面體又通過頂角的氧原子相連,每個氧原子為兩個四面體共有,即每個氧原子與兩個硅原子相結合。
二氧化硅的最簡式是SiO₂,但SiO₂不代表一個簡單分子(僅表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數之比)。純凈的天然二氧化硅晶體,是一種堅硬、脆性、難溶的無色透明的固體。
除氟氣和氫氟酸外,二氧化硅跟鹵素、鹵化氫和無機酸均不反應,但能溶於熱的濃鹼、熔融的強鹼或碳酸鈉中。此外,高溫時二氧化硅能被焦炭、鎂等還原。
常溫時強鹼溶液與SiO₂會緩慢反應生成硅酸鹽,故貯存強鹼溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞(玻璃中含SiO₂),否則會生成有黏性的硅酸鈉Na₂SiO₃,使瓶塞和瓶口黏結在一起。由於SiO₂能與氫氟酸反應,因此不能用玻璃容器盛放氫氟酸。
⑥ 硅熱法具體是什麼
硅熱法(electro-silicothermic process)在電爐內用硅作還原劑生產中、低碳鐵合金的方法。得到低碳合金是以含硅合金中的含碳量與含硅量成反比的關系為基礎的。通常用錳硅、硅鉻、硅鐵或工業硅作還原劑,生產中、低碳鐵合金或復合合金。最早在生產中、低錳鐵(或鉻鐵)時認為是用氧化物對錳硅或硅鉻的脫硅精煉過程,故又稱為精煉法。這一方法還用於生產釩鐵、金屬錳、鎢鐵、鎳鐵、以及稀土硅鐵、硅鈣鐵、鈦硅鐵、硅鋇、硅鍶等硅系復合合金。
⑦ 經熱氧化方式生長厚度為tox的二氧化硅,將要消耗多少硅
用不著精確計算,按照二氧化硅的晶體結構特點,
採用估算:X/2,也已經精確到納米級了。
⑧ 用火燒沙子,能否得到硅元素還有什麼辦法可以獲得硅元素,越簡單越好
不能,火燒沙子只能得到二氧化硅。
實驗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,即得單質硅。這種方法製得的都是不夠純凈的無定形硅,為棕黑色粉末。工業上生產硅是在電弧爐中還原硅石(SiO2含量大於99%)。使用的還原劑為石油焦和木炭等。使用直流電弧爐時,能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%),採用質量高的硅石(SiO2大於99%),可直接煉出製造硅鋼片用的高質量硅。高純的半導體硅可在1,200℃的熱硅棒上用氫氣還原高純的三氯氫硅SiHCl3或SiCl4製得。超純的單晶硅可通過直拉法或區域熔煉法等制備。
⑨ 硅有什麼化學性質
硅是自然界中分布很廣的一種元素,在地殼中,它的含量僅次於氧,居第二位。在自然界中,沒有游離態的硅,只有以化合態存在的硅,如二氧化硅、硅酸鹽等。這些化合態的硅廣泛存在於地殼的各種礦物和岩石里,是構成礦物和岩石的主要成分。
硅有晶體硅和無定形硅兩種同素異形體。晶體硅是灰黑色、有金屬光澤、硬而脆的固體(見元素硅大晶體圖),它的結構類似於金剛石,熔點和沸點都很高,硬度也很大。晶體硅還有一個重要的性質,就是它的導電性介於導體和絕緣體之間,是良好的半導體材料。
我們知道,碳在常溫下化學性質很穩定,在高溫時能跟氧氣等物質反應。硅作為碳的同族元素,它的化學性質又怎樣呢?
討論2 根據所學的碳以及元素周期律的知識,歸納出一些硅的化學性質。
硅元素原子的最外電子層的電子數目與碳元素原子的最外電子層中的電子數目相同,都有4個電子,所以,硅的許多化學性質跟碳相似。在常溫下,硅的化學性質不活潑,除氟氣、氫氟酸和強鹼外,硅不跟其他物質,如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等起反應。在加熱條件下,硅能跟一些非金屬反應。例如,加熱時,研細的硅能在氧氣中燃燒,生成二氧化硅並放出大量的熱。
Si+O2 SiO2
硅是一種重要的非金屬單質,它的用途非常廣泛。作為良好的半導體材料,硅可用來製造集成電路、晶體管、硅整流器等半導體器件。此外,硅的合金用途也很廣,如含硅4%(質量分數)的鋼具有良好的導磁性,可用來製造變壓器鐵芯;含硅15%(質量分數)左右的鋼具有良好的耐酸性,可用來製造耐酸設備等。
由於自然界沒有單質硅存在,因此,我們使用的硅,都是從它的化合物中提取的。在工業上,用碳在高溫下還原二氧化硅的方法可製得含有少量雜質的粗硅。
SiO2+2C Si+2CO↑
將粗硅提純後,可以得到用作半導體材料的高純硅。
二.二氧化硅
二氧化硅是硅的氧化物,它廣泛存在於自然界中,與其他礦物共同構成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石,是一種堅硬難熔的固體。
二氧化硅的化學性質不活潑,不與水反應,也不與酸(氫氟酸除外)反應,但能與鹼性氧化物或強鹼反應生成鹽。例如,
SiO2+CaO CaSiO3
SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O
討論3 為什麼實驗室中盛放鹼液的試劑瓶要用橡皮塞而不能用玻璃塞(玻璃中含有SiO2)?
二氧化硅是酸性氧化物,它對應的水化物是硅酸(H2SiO3)。硅酸不能由二氧化硅直接製得,只能通過可溶性硅酸鹽與酸反應製取。硅酸不溶於水,是一種弱酸,它的酸性比碳酸還要弱。
二氧化硅的用途很廣,目前已被使用的高性能通訊材料光導纖維的主要原料就是二氧化硅。
石英的主要成分也是二氧化硅,較純凈的石英可用來製造石英玻璃,我們在實驗室中使用的一些耐高溫的化學儀器,就是用石英玻璃製成的。利用石英製造的石英電子表、石英鍾等也非常受人們的喜愛。
透明的石英晶體,就是我們常說的水晶(如下圖)。水晶常用來製造電子工業中的重要部件、光學儀器,也用來製成高級工藝品和眼鏡片等。
三.硅酸鹽
硅酸鹽是構成地殼岩石的主要成分,自然界中存在的各種天然硅酸鹽礦物,約佔地殼質量的5%。硅酸鹽的種類很多,結構也很復雜,通常可用二氧化硅和金屬氧化物的形式來表示其組成。例如,
硅酸鈉 Na2SiO3(Na2O·SiO2)
高嶺石 Al2(Si2O5)(OH)4(Al2O3·2SiO2·2H2O)
硅酸鈉是一種最常見的硅酸鹽,它的水溶液俗稱水玻璃。水玻璃是無色粘稠的液體,是一種礦物膠,可用作建築上的粘合劑。硅酸鈉不能燃燒且不易受腐蝕,可用作防腐劑,木材、紡織品等浸過水玻璃後,不但能防腐而且不易著火。
粘土的主要成分是硅酸鹽。粘土的種類很多,常見的有高嶺土和一般粘土。粘土是製造陶瓷器的主要原料。
閱讀 二氧化硅粉塵的危害
二氧化硅在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途,但有時也會對人體造成危害。如果人長期吸入含有二氧化硅的粉塵,就會患硅肺病(因硅舊稱為矽,因此硅肺舊稱為矽肺)。硅肺是一種職業病,它的發生及嚴重程度,取決於空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含量,以及與人的接觸時間長短等。長期在二氧化硅粉塵含量較高的地方,如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等場所工作的人易患此病。因此,在這些粉塵較多的工作場所,應採取嚴格的勞動保護措施,採用多種技術和設備控制工作場所的粉塵含量,以保證工作人員的身體健康。
家庭小實驗
在水槽或大玻璃容器的底部鋪一層洗凈的細沙(約1 cm厚),再放置一塊形狀像假山的石頭或爐渣。向容器中注入過濾後的質量分數為 20%的
Na2SiO3溶液(約占容器體積的3/4),用玻璃棒將底部的沙子攤平。靜置,待液面停止晃動後,用鑷子分別將各種鹽的固體(紅豆粒大小),如CuSO4、
MnCl2、CaCl2、CoCl2(氯化鈷)等,投入槽底細沙的不同位置。不久,可以看到,在投入了鹽的地方,有晶體慢慢從水底的細沙中向上「生長」。幾小時後,就能長成各種顏色的「水草」,形成美麗的「水中花園」。
(見上圖)
第二節 硅酸鹽工業簡介
在我們的日常生活中,經常接觸到一些硅酸鹽材料,如使用的碗碟、居住的房屋等。硅酸鹽材料是以含硅物質為原料經加熱製成的。這一製造工業叫做硅酸鹽工業,如製造水泥、玻璃、陶瓷等產品的工業。硅酸鹽工業在國民經濟中佔有很重要的地位。
1.水泥
水泥是非常重要的建築材料,高樓大廈和各種建築工程都離不開它。水泥具有水硬性,跟水摻和攪拌後很容易凝固變硬,由於水泥具有這一優良特性,因此被用作建築材料。又由於它在水中也能硬化,因此也是水下工程必不可少的材料。
以粘土和石灰石為主要原料,經研磨、混合後在水泥回轉窯中煅燒,再加入適量石膏,並研成細粉就得到普通水泥。
普通水泥的主要成分是硅酸三鈣(3CaO·SiO2)、硅酸二鈣、(2CaO·SiO2)和鋁酸三鈣(3CaO·Al2O3)等。
水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂漿,是建築用粘合劑,可把磚、石等粘結起來。
水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。混凝土常用鋼筋做結構,這就是我們常說的鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土的強度大,常用來建造高樓大廈、橋梁等高大的建築。
解放前,我國使用的水泥主要依賴進口。新中國成立以後,水泥工業有了迅速的發展,目前,我國的水泥產量已躍居世界前列。
資料 水泥的標號
水泥在空氣中硬固後,具有抗壓強度,以kg/cm2來計算。把水泥與沙子以1∶2.5的比率混合製成砂漿試樣,此試樣在水中養護28天時所具有的抗壓強度數值,被稱為水泥的標號。例如,1份水泥與2.5份沙子混合製成的砂漿試樣,在水中硬固28天後,測得其抗壓強度為425 kg/cm2,此水泥的標號就為425。水泥的標號越大,其性能越好。常用的硅酸鹽水泥有325號、425號、525號和625號,一些高強度水泥,其標號可達1000以上。
2.玻璃
玻璃是我們每天都可以見到的一種硅酸鹽製品。
窗玻璃就是最常見的玻璃,這種玻璃被稱為普通玻璃。製造普通玻璃的原料是純鹼、石灰石和石英。生產時,把原料粉碎,按適當的比率混合後,放入玻璃窯中加強熱。原料熔融後發生了較復雜的物理變化和化學變化,其中的主要反應是:
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
在製造玻璃的過程中,如果加入某些金屬氧化物,還可以製成有色玻璃。例如,加入Co2O3(氧化鈷)後的玻璃呈藍色,加入Cu2O後的玻璃呈紅色。我們看到的普通玻璃,一般都呈淡綠色,這是因為原料中混有二價鐵的緣故。
玻璃的種類很多,除上面所介紹的普通玻璃外,還有其他一些玻璃,如石英玻璃、光學玻璃,等等。
⑩ 熱氧化和化學氣相淀積制備的氧化硅有什麼區別
化學氣相淀法,是將氣態物質通過化學反應在矽片上上淀積薄膜材料的過程。而熱氧化是用水蒸氣和氧氣藉助氧化劑和表面硅形成氧化硅的過程,可以看出來化學氣相淀積不與材料本身發生反應,而熱氧化則會與材料本身發生反應。