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    二氧化硅

    硅原子和氧原子長程有序排列形成晶態二氧化硅,短程有序或長程無序排列形成非晶態二氧化硅。二氧化硅晶體中,硅原子位于正四面體的中心,四個氧原子位于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,常用于制造光學儀器等。

    物質簡介

    二氧化硅的化學式為SiO2。二氧化硅有晶態和無定形兩種形態。自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等統稱硅石。純石英為無色晶體,大而透明的棱柱狀石英晶體叫做水晶,含微量雜質而呈紫色的叫紫水晶,淺黃、金黃和褐色的稱煙水晶。玉髓、瑪瑙和碧玉都是含有雜質的有色石英晶體。沙子是混有雜質的石英細粒。蛋白石、硅藻土則是無定形二氧化硅。二氧化硅用途很廣泛,主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、氣凝膠氈、硅鐵、型砂、單質硅、水泥等,在古代,二氧化硅也用來制作瓷器的釉面和胎體。一般的石頭主要由二氧化硅、碳酸鈣構成。

    晶態二氧化硅的熔點1723℃,沸點2230℃,不溶于水。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,但能溶于熱的濃堿、熔融的強堿或碳酸鈉中。此外,高溫時二氧化硅能被焦炭、鎂等還原。常溫時強堿溶液與SiO2會緩慢反應生成硅酸鹽,故貯存強堿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。由于SiO2能與氫氟酸反應,因此不能用玻璃容器盛放氫氟酸。

    化學性質

    化學性質比較穩定。不跟水反應。是酸性氧化物,不跟一般酸反應。氫氟酸跟二氧化硅反應生成氣態四氟化硅。跟熱的濃強堿溶液或熔化的堿反應生成硅酸鹽和水。跟多種金屬氧化物在高溫下反應生成硅酸鹽。二氧化硅的性質不活潑,它不與除氟、氟化氫以外的鹵素、鹵化氫以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(熱濃磷酸除外)。 [2]

    常見的濃磷酸(或者說焦磷酸)在高溫下即可腐蝕二氧化硅,生成雜多酸,高溫下熔融硼酸鹽或者硼酐亦可腐蝕二氧化硅,鑒于此性質,硼酸鹽可以用于陶瓷燒制中的助熔劑,除此之外氟化氫也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸。

    物質用途

    二氧化硅是制造玻璃、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。

    當二氧化硅結晶完美時就是水晶;二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙;二氧化硅含水的膠體凝固后就成為蛋白石;二氧化硅晶粒小于幾微米時,就組成玉髓、燧石、次生石英巖。物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源,晶體屬三方晶系的氧化物礦物,即低溫石英(α-石英),是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英(β-石英)。石英塊又名硅石,主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料,也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

    除此之外,二氧化硅還可以作為潤滑劑,是一種優良 的流動促進劑,主要作為潤滑劑、抗黏劑、助流劑。特別適宜油類、浸膏類藥物的制粒,制成的顆粒具有很好的流動性和可壓性。還可以在直接壓片中用作助流劑。作為崩解劑可大大改善顆粒流動性,提高松密度,使制得的片劑硬度增加,縮短崩解時限,提高藥物溶出速度。顆粒劑制造中可作內干燥劑,以增強藥物的穩定性。還可以作助濾劑、澄清劑、消泡劑以及液體制劑的助懸劑、增稠劑。

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