单质硅的用途

硅是极为常见的一种元素，然而它极少以单质的形式在自然界出现，而是以复杂的硅酸盐或二氧化硅的形式，广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中。硅单质的用途主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。

单质硅的用途

硅在宇宙中的储量排在第八位。在地壳中，它是第二丰富的元素，构成地壳总质量的26.4%，仅次于第一位的氧（49.4%）。

金属硅是工业提纯的单质硅，主要用于生产有机硅、制取高纯度的半导体材料以及配制有特殊用途的合金等。

1、生产硅橡胶、硅树脂、硅油等有机硅。硅橡胶弹性好，耐高温，用于制作医疗用品、耐高温垫圈等，硅树脂用于生产绝缘漆、高温涂料等，硅油是一种油状物，其粘度受温度的影响很小，用于生产高级润滑剂、上光剂、流体弹簧、介电液体等，还可加工成无色透明的液体，作为高级防水剂喷涂在建筑物表面。

2、制造高纯半导体。现代化大型集成电路几乎都是用高纯度金属硅制成的，而且高纯度金属硅还是生产光纤的主要原料，可以说金属硅已成为信息时代的基础支柱产业。

3、配制合金。硅铝合金是用量最大的硅合金。硅铝合金是一种强复合脱氧剂，在炼钢过程中代替纯铝可提高脱氧剂利用率，并可净化钢液，提高钢材质量。

单质硅的性质

硅有明显的非金属特性，可以溶于碱金属氢氧化物溶液中，产生（偏）硅酸盐和氢气。

硅原子位于元素周期表第IV主族，它的原子序数为Z=14，核外有14个电子。电子在原子核外，按能级由低硅原子到高，由里到外，层层环绕，这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子，第二层有8个电子，达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子，它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

正因为硅原子有如此结构，所以有其一些特殊的性质：最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构，这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合，由于共价键比较结实，硅具有较高的熔点和密度；化学性质比较稳定，常温下很难与其他物质（除氟化氢和碱液以外）发生反应；硅晶体中没有明显的自由电子，能导电，但导电率不及金属，且随温度升高而增加，具有半导体性质。

加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用，也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中，可溶于碱溶液中，并有氢气放出，形成相应的碱金属硅酸盐溶液，于赤热温度下，与水蒸气能发生作用。

晶态硅具有金刚石那样的结构，所以它硬而脆（硬度为7.0）、熔点高，在常温下化学性质不活泼。无定形硅比晶态硅活泼。其主要化学性质如下：

（1）与非金属作用

Si在常温下只能与F2反应，生成SiF4（Si—F键的键能比Si—Si，Si—O，Si—H的都大得多）。但在高温下能与其它卤素和一些非金属单质反应。在673K与Cl2反应，得到SiCl4；在873K与O2反应生成SiO2；1573K与N2反应得到Si3N4，2273K时与碳生成SiC。

（2）与酸作用

Si在含氧酸中被钝化。在有氧化剂（HNO3、CrO3、KMnO4、H2O2等）存在的条件下，与HF酸反应。

Si（s）＋4HF（aq）＝（加热）SiF4（g）＋2H2（g）△G°＝－327.9kJ·mol-1

若氧化剂为HNO3，则反应为：

3Si＋4HNO3＋18HF＝3H2SiF6＋4NO＋8H2O△G°＝－2133kJ·mol-1

（3）与碱作用

无定形Si能猛烈地与强碱反应，放出H2。

Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑

（4）与金属作用

Si能与某些金属生成硅化物（详细内容在其它文章介绍）。

制Si的方法很多。工业上用焦炭在电炉中将石英砂还原得到粗Si：

SiO2＋2C＝（3273K）Si＋2CO↑

粗Si可通过下列反应转变为纯Si：

Si（粗）＋2Cl2（g）＝（723－773K）SiCl4（l）

SiCl4＋2H2（电炉Mo丝）＝Si（纯）＋4HCl↑

或Si（粗）＋3HCl（g） ⇋（523~573K）SiHCl3（l）＋H2↑

用精馏方法将SiCl4和SiHCl3提纯后再用H2还原。

制高纯Si还有许多其它的方法。将硅烷加热分解是近代用得较多的一种方法。

硅的化合物有哪些

硅酸盐：硅酸盐是指以硅为中心的酸性化合物，例如硅酸钠（Na2SiO3）、硅酸钙（CaSiO3）和硅酸铝（Al2SiO5）。

硅酸酯：硅酸酯是指以硅为中心的有机化合物，例如硅酸甲酯（CH3SiO2OH）和硅酸乙酯（C2H5SiO2OH）。

硅酸烷基酯：硅酸烷基酯是指以硅为中心的烷基有机化合物，例如硅酸丙烷酯（C3H7SiO2OH）和硅酸苯烷酯（C6H5SiO2OH）。

硅烷：硅烷是指以硅为中心的烷基无机化合物，例如硅烷（SiH4）和硅烷酸（HSiO3H）。

硅氧烷：硅氧烷是指以硅为中心的烷基有机化合物，例如硅氧烷（SiOCH3）和硅氧烷酸（SiO2CH3）。

硅醚：硅醚是指以硅为中心的有机化合物，常见的硅醚包括二甲基硅醚（Si（CH3）2O）、三甲基硅醚（Si（CH3）3O）和四甲基硅醚（Si（CH3）4O）。

硅偶联物：硅偶联物是指以硅为中心的有机化合物，其中硅原子与另一种原子或分子偶联在一起。例如，硅氧偶联物（SiO）和硅氢偶联物（SiH）都属于硅偶联物。

硅合金：硅合金是指以硅为主要成分的合金，常见的硅合金包括硅铜合金、硅铝合金和硅镁合金。

这只是硅化合物的一部分，还有许多其他类型的硅化合物。