二氧化硅,Silicon Oxide,就是砂子、石英的主要成分。
化学式SiO2,又称硅石,在自然界分布很广,如石英、石英砂等。
无色或白色晶体,含铁时呈淡**,密度220~266g/cm3,鳞石英熔点1670℃,方石英熔点1710℃,沸点均为2230℃,不溶于水和酸(除氢氟酸外)。能与熔融的碱反应。用于制玻璃、陶器、耐火材料等。
水泥,陶瓷都是硅酸盐产品,玻璃里面也有硅酸盐,自然界中很多岩石也是硅酸盐。
水晶,玛瑙,沙子,硅藻土,光导纤维主要成分是二氧化硅,玻璃中也有二氧化硅。
单质硅:集成电路,太阳能电池板,LCD面板这类东西都是二氧化硅:沙子里有,还有玻璃硅酸盐:水泥
硅酸钠 (Na2O·nSiO2·xH2O)
俗名水玻璃,又称泡化碱。它是一种可溶性的硅酸盐,由不同比例的碱金属(钠)和石英砂(SiO2)组成系列的产品,其典型分子式为Na2O·nSiO2·xH2O,简式为Na2SiO3一般产品均含有水分。水玻璃的价格低廉,阻燃性好,使用方便,受到青睐,其应用已有上百年的历史。在纸板、纸盒的胶接中广泛使用。水玻璃胶的初粘力小,胶接中需施以适当的力加以固定并使粘牢。干后的胶层是脆性的,且易吸潮呈碱性,会污染物件。近期来虽用淀粉胶和合成树脂胶来替代部分水玻璃胶用于胶粘纸盒、纸箱等,但水玻璃胶的耗量仍是占首位的;再则用金属氧化物等改性水玻璃来制取耐热上千度的耐热胶,用于金属、陶瓷、石英材料的胶接已在开拓中,它仍将是无机胶粘剂中的主角。 (1)制法。硅酸钠的生产方法主要有碱法和硫酸钠法两种。碱法又可分为湿法和干法,或称一步法和两步法。产品的性能与模量(n)有关,模量是指二氧化硅(SiO2)与氧化钠(Na20)的重量百分比。不同的配料比可得到不同模量的产品,产品的模量一般在么22~37。模量高,胶接强度强。生产高模量产品以干法(纯碱法)较易控制,低模量产品以湿法(烧碱法)较为简单。 ①湿法(烧碱法)。按照产品模量来定原料的配比,将石英砂和液体烧碱按要求配比放人有搅拌的加压釜内,、混合均匀,通直接蒸汽加热到温度175℃,釜内压力控制在07~08MPa,反应4-6小时。将反应物冷却后过滤,除去未反应的石英砂,浓缩后即可得到液体硅酸钠(水玻璃)。其反应式如下:nSiO2+2NaOH→Na20·nSiO2+H2O ②干法(纯碱法)。干法生产需经过熔融和溶解两步,放亦称两步法。此法是将石英砂和纯碱按一定比例混合均匀,在1400℃左右的高温下进行熔融反应,约4~6小时生成熔融态物料,经水淬冷却后呈玻璃料,即为固体硅酸钠;再将该固体趁热投人加压滚筒或开口的溶解锅内,通人蒸汽加热溶解,经沉降、浓缩,得到无色透明的粘稠液体即是水玻璃。其反应式如下:nSiO2+Na2CO3→Na2O·nSiO2+CO2↑ ③硫酸钠法。硫酸钠的用量按产品的模量而定,先与煤粉混合均匀,再同石英砂按规定的配比混合均匀,迅速投人反射炉内进行反应。反应完成后,物料出炉冷却、粉碎、溶解、分离掉不溶物、浓缩,得到水玻璃。其反应式如下:Na2SO4+4C→Na2S+4CO↑ nSiO2+Na2S+3/2O2→Na2O·nSiO2+SO2↑ 上述三法中,纯碱法的生产条件易控制,易于工业化生产,易于生产出高模量产品。但操作环境差且能耗大。烧碱法生产条件简易,操作环境较好,能耗低,但不宜于生产高模量产品。硫酸钠法在反应中易产生强腐蚀性物料且产生二氧化硫,污染环境,工业上很少采用。
二氧化硅;
(SiO2)通常为制造玻璃的主要原料,其网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质,加上SiO2在自然界的广泛存在,从古到今都被人类广泛地应用。 二氧化硅与其它化合物在高温下熔融,快速冷却可以制得玻璃,仅含二氧化硅单一成分的特种玻璃叫做石英玻璃。二氧化硅也是沙子和石英的主要成分。在半导体和太阳能板等应用中,是目前主要的原料。
二氧化硅的化学性质
是酸性氧化物、硅酸的酸酐。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应,不跟一般的酸起作用。能与氟化氢气体或氢氟酸反应生成四氟化硅气体。
SiO2+4HF SiF4↑+2H2O
有酸性氧化物的其它通性,高温下能与碱(强碱溶液或熔化的碱)反应生成盐和水。
常温下强碱溶液与SiO2缓慢地作用生成相应的硅酸盐。强碱溶液能腐蚀玻璃,故贮存强碱溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞,若采用玻璃塞(玻璃中含SiO2),会生成有粘性的硅酸钠,将玻璃瓶塞和瓶口粘结在一起。玻璃瓶内不能久放浓碱液。
高温下二氧化硅与碱性氧化物或某些金属的碳酸盐共熔,生成硅酸盐。
SiO2+CaO CaSiO3(炼铁造渣)
将此高温下熔融状态的硅酸钠降温、冷却,可得石英玻璃,它有良好的透过紫外线性能,可作水银灯罩、耐高温的化学仪器、石英坩埚和光学仪器等。
二氧化硅的物理性质
无色透明晶体或白色粉末,熔点高、硬度大、难溶于水
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