硅酸盐化学成分系统分析

对硅酸盐化学成分进行分析，常根据实际要求进行单项分析或系统分析。单项分析是指在一份试样中测定一至两个项目；系统分析是指将一份试样分解后，通过分离或掩蔽的方法消除干扰离子对测定的影响后，系统地、连贯地依次对数个项目进行测定。

如果需要对一个样品的多个组分进行测定，建立一个科学的分析系统可以减少试样用量、避免重复工作、加快分析速度、降低成本、提高效率。科学的分析系统是指在系统分析中，按照试样分解、组分分离到依次测定的程序进行安排。分析系统建立的优劣不但会影响到分析速度和分析成本，而且会影响到分析结果的可靠性。

科学的分析系统必须具备以下条件:

1)称样次数少，一次称样可测定较多项目。称样次数少，不仅减少了称量、分解试样的操作时间、使用的试剂量，还可减少由于这些操作所引入的误差。

2)尽可能避免分析过程中介质的转换和分离方法的引入，这样既可以加快分析速度，又可以避免由此引入的误差。

3)所选测定方法必须有良好的精密度和准确度，这是保证分析结果可靠性的基础。同时，方法的选择性尽可能较高，以避免分离，使操作更快捷。

4)适用范围广，即适用于分析系统的试样类型多，且当分析系统中各测定项目的含量变化范围较大时也可适用。

5)称样、试样分解、分液、测定等操作易与计算机联机，以实现自动分析。

硅酸盐常用的分析系统主要有经典分析系统和快速分析系统两种。

3221 经典分析系统

硅酸盐经典分析系统基本上是建立在沉淀分离和重量法的基础之上，是定性分析化学中元素分组法的定量发展，是有关岩石全分析中出现最早、在一般情况下可获得准确分析结果的多元素分析流程。具体流程如图31所示。

图31 硅酸盐经典分析流程图

在经典分析系统中，一份硅酸盐岩石试样只能测定SiO2、Fe2O3、A12O3、TiO2、CaO和MgO等6种成分的含量，而K2O、Na2O、MnO、P2O3则需另取试样进行测定，所以说经典分析系统不是一个完善的全分析系统。

在目前的例行分析中，经典分析系统已基本完全被快速分析系统所替代。只是由于其分析结果比较准确，适用范围比较广泛，目前在标准试样的研制、外检试样分析及仲裁分析中仍有应用。在采用经典分析系统时，除SiO2的分析过程仍保持不变外，其余项目常常采用配位滴定法、分光光度法和原子吸收光度法进行测定。

3222 快速分析系统

快速分析系统以分解试样的手段为特征，可分为碱熔、酸溶和锂硼酸盐熔融三类。常见元素分析方法见表31。

表31 硅酸盐全分析常用方法

(1)碱熔快速分析系统

以Na2CO3、Na2O2或NaOH(KOH)等碱性熔剂与试样混合，在高温下熔融分解，熔融物以热水提取后，用盐酸(或硝酸)酸化，不需经过复杂的分离即可直接分液，分别进行硅、铝、锰、铁、钙、镁、磷的测定。钾、钠则需另外取样测定。

(2)酸溶快速分析系统

试样在铂坩埚或聚四氟乙烯烧杯中用HF或HF-HClO4、HF-H2SO4分解，驱除HF，制成盐酸、硝酸或盐酸-硼酸溶液。溶液整分后，分别测定铁、铝、钙、镁、钛、磷、锰、钾、钠，方法与碱熔快速分析相类似。硅可用无火焰原子吸收光度法、硅钼蓝分光光度法、氟硅酸钾滴定法测定；铝可用EDTA滴定法、无火焰原子吸收光度法、分光光度法测定；铁、钙、镁常用EDTA滴定法、原子吸收分光光度法测定；锰多用分光光度法、原子吸收光度法测定；钛和磷多用光度法；钠和钾多用火焰光度法、原子吸收光度法测定。

(3)锂盐熔融分解快速分析系统

在热解石墨坩埚或用石墨粉作内衬的瓷坩埚中用偏硼酸锂、碳酸锂-硼酸酐(8∶1)或四硼酸锂于850～900℃熔融分解试样，熔块经盐酸提取后，以CTMAB凝聚重量法测定硅。整分滤液，以EDTA滴定法测定铝；二安替比林甲烷分光光度法和磷钼蓝分光光度法分别测定钛和磷；原子吸收光度法测定钛、锰、钙、镁、钾、钠。另外，可用盐酸溶解熔块后制成盐酸溶液，整分溶液，以光度法测定硅、钛、磷；原子吸收光度法测定铁、锰、钙、镁、钠。或者可用硝酸-酒石酸溶解熔块后，用一氧化二氮-乙炔火焰原子吸收光度法测定硅、铝、钛；用空气-乙炔火焰原子吸收光度法测定铁、钙、镁、钾、钠。

硅胶主要成分是二氧化硅，可以和氢氧化钠和氢氟酸反应。反应缓慢，加热才看得出来。

SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

SiO2+6HF=H2SiF6+2H2O先生成氟硅酸，非常不稳定，会分解成四氟化硅。

SiO2+4HF=SiF4+2H2O

无机硅胶是一种高活性吸附材料，通常是用硅酸钠和硫酸反应，并经老化、酸泡等一系列后处理过程

硅胶属非晶态物质，其化学分子式为mSiO2 ．nH2O。不溶于水和任何溶剂，无毒无味，化学性质稳定，除强碱、氢氟酸外不与任何物质发生反应。各种型号的硅胶因其制造方法不同而形成不同的微孔结构。硅胶的化学组份和物理结构，决定了它具有许多其它同类材料难以取代的特点：吸附性能高、热稳定性好、化学性质稳定、有较高的机械强度等。

　 纯二氧化硅二氧化硅　分子形状：四方晶系　摩尔质量:601 g mol-1　化学式SiO2，式量6008。也叫硅石，是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。 沙状二氧化硅　　 SiO2中Si—O键的键能很高，熔点、沸点较高（熔点1723℃，沸点2230℃）。　自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。 编辑本段化学性质　　化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物，不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维，陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼，它不与除氟、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤酸以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸，生成易溶于水的氟硅酸：测其二氧化硅的比表面积。　 SiO2 ＋ 4HF = SiF4↑ ＋ 2H2O　酸氧通性：　二氧化硅与碱性氧化物　SiO2 ＋ CaO =（高温） CaSiO3　二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液：　SiO2 ＋ 2NaOH = Na2SiO3 ＋ H2O　（盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的原因）　在高温下，二氧化硅能被碳、镁、铝还原：　SiO2＋2C＝（高温）Si＋2CO↑ 编辑本段结构　　在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内，二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。 二氧化硅材料尽管熔融石英不是长范围有序，但她却表现出短的有序结构，它的结构可认为是4个氧原子位于四面体的顶点上。多面体中心是一个硅原子。这样，每4个氧原子近似共价键合到硅原子，满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分，则氧的化合价也被满足，结果就成了称为石英的规则的晶体结构。在熔融石英中，某些氧原子，成为氧桥位，与两个硅原子键合。某些氧原子没有氧桥，只和一个硅原子键合。可以认为热生长二氧化硅主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比，有氧桥的部分越大，氧化层的粘合力就越大，而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此，可以认为，SiO2与其说是原子晶体，却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。 编辑本段矿物介绍　　二氧化硅矿物是指分子表达式相同（SiO2），但结构有差异的矿物，这些矿物统称为类质异像体，主要包括石英、方石英和鳞石英。这些矿物在地球上主要存于花岗岩、砂岩和黑硅岩中，而月球上几乎缺乏，主要原因是：化学成分演化上，月球形成一个低硅、高铝的月壳，高硅的花岗质岩石极为稀少；月球在演化上缺乏像地球一样有一个可以结晶出二氧化硅矿物的水系和热水体系。尽管二氧化硅矿物在月球岩石上极为稀少，但对月球岩石的分类和成因的研究具有重要的作用。　 二氧化硅抗结剂月球上的石英矿物最早是在几块类花岗岩碎处中发现的，在霏细岩中同时也充填了不少方石英矿物，从其微细结构和成分的分析表明，这些石英实际上是由方石英变化过来的。后来在粗晶状的月球花岗岩碎块中也发现有石英矿物，根据其同位素的分析结果，这些矿物是41亿年左右，在较深的环境下结晶形成的，说明这些石英不是在岩浆岩形成期间结晶形成的。　月海武岩中的二氧化硅矿物绝大多数是方石英，体积百分数最多可达5％，几乎没有石英矿物，只有在细晶状月海玄武岩中才存在少量的石英矿物，这些方石英具有典型的双晶结构表明：在熔浆冷却过程中，从高温到低温条件下形成的方石英都有。另外，在一些粗晶状的月海玄武岩中也同时存在方石英和鳞石英，但从结构特征看，方石英是由鳞石英转变的，因为鳞石英一般是镶嵌在于不规则的颗粒之间。

主要成分有机硅基胶、二氧化硅、碳酸钙、固化剂等，分热硫化型（高温硫化硅胶HTV）、室温硫化型（RTV），其中室温硫化型又分缩聚反应型和加成反应型。高温硅橡胶主要用于制造各种硅橡胶制品，而室温硅橡胶则主要是作为粘接剂、灌封材料或模具使用。

热硫化型用量最大，热硫化型又分甲基硅橡胶（MQ）、甲基乙烯基硅橡胶（VMQ，用量及产品牌号最多）、甲基乙烯基苯基硅橡胶PVMQ（耐低温、耐辐射），其他还有睛硅橡胶、氟硅橡胶等。

扩展资料：

硅橡胶主要性能

（1）高温性能。硅橡胶显著的特征是高温稳定性，虽然常温下硅橡胶的强度仅是天然橡胶或某些合成橡胶的一半，但在200℃以上的高温环境下，硅橡胶仍能保持一定的柔韧性、回弹性和表面硬度，且力学性能无明显变化。

（2）低温性能硅橡胶的玻璃化温度一般为-70~-50℃，特殊配方可达-100℃，表明其低温性能优异。这对航空、宇航工业的意义重大。

（3）耐候性硅橡胶中Si-O-Si键对氧、臭氧及紫外线等十分稳定，在不加任何添加剂的情况下，就具有优良的耐候性。

（4）电气性能。硅橡胶具有优异的绝缘性能，耐电晕性和耐电弧性也非常好。

（5）物理机械性能。硅橡胶常温下的物理机械性能比通用橡胶差，但在150℃的高温和-50℃的低温下，其物理机械性能优于通用橡胶。

-硅橡胶

　　第一节 碳族元素

　　20世纪60年代，随着集成电路的研制成功，电子工业得到了飞速的发展,各种电子产品相继出现，收音机、电视机、计算机等越来越多的产品进入我们的生活。在电子工业的发展中，硅起到了非常重要的作用。硅与我们的生活密切相关，除了电子产品的材料中含有硅外，建造房屋的水泥，窗户上的玻璃，日常使用的碗碟等，也都是由含硅物质制造出来的。下面，我们将介绍一些与硅有关的知识。

　　我们在初中已经学习了碳及其化合物的一些性质。在学习了原子结构和元素周期律的有关知识以后，我们又知道，每种元素在周期表中都有它相应的位置。那么，碳元素位于周期表的什么位置呢？与它同族的还有哪些元素呢？

　　一．碳族元素

　　碳元素原子的最外电子层上有4个电子，与碳相同，硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)元素原子的最外电子层上也都有4个电子。这五种元素位于周期表的第ⅣA族，我们称它们为碳族元素。

　　讨论1 根据所学的元素周期律的知识，试推断出碳族元素性质变化的一些规律性。

　　碳族元素随着核电荷数的增加，一些性质呈现规律性的变化。例如，在周期表中从上到下，元素原子的半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱，非金属性向金属性递变的趋势很明显。在碳族元素的单质中，碳是非金属；硅虽外貌像金属，但在化学反应中多显示非金属性，通常被认为是非金属；锗的金属性比非金属性强；锡和铅都是金属。

　　碳族元素的化合价主要有+4和+2，碳、硅、锗、锡的+4价化合物是稳定的，而铅的+2价化合物是稳定的。

　　表1列出了碳族元素及其单质的一些性质。

　　从表1中可以看出，碳的同素异形体金刚石和石墨的物理性质存在着明显的差异，这是由于在金刚石和石墨中碳原子的结合方式不同造成的。近年来，科学家们又发现了一些以新的单质形态存在的碳，其中比较重要的是1985年发现的C60。C60是一种由60个碳原子构成的分子，形似足球（图7-2），因此也常被称为足球烯。除此之外，还发现了一些结构与C60类似的碳分子，如C70等。

　　目前，人们对C60的研究已经取得了很大的进展，将C60应用于超导体、材料科学等领域的探索正在不断地深入。我国在这方面的研究也取得了重大的成果，如北京大学和中国科学院物理所合作，已成功地研制出了金属掺杂C60的超导体。可以说，C60的发现，对于碳化学甚至整个化学领域的研究具有非常重要的意义。

　　有关碳及其化合物的性质，在初中化学已经学习过一些，下面着重学习硅及其化合物的一些知识。

　　我们已经知道，硅是自然界中分布很广的一种元素，在地壳中，它的含量仅次于氧,居第二位。在自然界中，没有游离态的硅,只有以化合态存在的硅，如二氧化硅、硅酸盐等。这些化合态的硅广泛存在于地壳的各种矿物和岩石里，是构成矿物和岩石的主要成分。

　　硅有晶体硅和无定形硅两种同素异形体。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体（见元素硅大晶体图），它的结构类似于金刚石，熔点和沸点都很高，硬度也很大。晶体硅还有一个重要的性质，就是它的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

　　我们知道，碳在常温下化学性质很稳定，在高温时能跟氧气等物质反应。硅作为碳的同族元素，它的化学性质又怎样呢？

　　讨论2 根据所学的碳以及元素周期律的知识，归纳出一些硅的化学性质。

　　硅元素原子的最外电子层的电子数目与碳元素原子的最外电子层中的电子数目相同，都有4个电子，所以，硅的许多化学性质跟碳相似。在常温下，硅的化学性质不活泼，除氟气、氢氟酸和强碱外，硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。在加热条件下，硅能跟一些非金属反应。例如，加热时，研细的硅能在氧气中燃烧，生成二氧化硅并放出大量的热。

　　Si＋O2 SiO2

　　硅是一种重要的非金属单质，它的用途非常广泛。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件。此外，硅的合金用途也很广，如含硅4％（质量分数）的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器铁芯；含硅15％（质量分数）左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备等。

　　由于自然界没有单质硅存在，因此，我们使用的硅,都是从它的化合物中提取的。在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅。

　　SiO2＋2C Si＋2CO↑

　　将粗硅提纯后，可以得到用作半导体材料的高纯硅。

　　二．二氧化硅

　　二氧化硅是硅的氧化物，它广泛存在于自然界中，与其他矿物共同构成了岩石。天然二氧化硅也叫硅石，是一种坚硬难熔的固体。

　　二氧化硅的化学性质不活泼，不与水反应，也不与酸（氢氟酸除外）反应，但能与碱性氧化物或强碱反应生成盐。例如，

　　SiO2＋CaO CaSiO3

　　SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O

　　讨论3 为什么实验室中盛放碱液的试剂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，它对应的水化物是硅酸（H2SiO3）。硅酸不能由二氧化硅直接制得，只能通过可溶性硅酸盐与酸反应制取。硅酸不溶于水,是一种弱酸，它的酸性比碳酸还要弱。

　　二氧化硅的用途很广，目前已被使用的高性能通讯材料光导纤维的主要原料就是二氧化硅。

　　石英的主要成分也是二氧化硅，较纯净的石英可用来制造石英玻璃，我们在实验室中使用的一些耐高温的化学仪器，就是用石英玻璃制成的。利用石英制造的石英电子表、石英钟等也非常受人们的喜爱。

　　透明的石英晶体，就是我们常说的水晶（如下图）。水晶常用来制造电子工业中的重要部件、光学仪器，也用来制成高级工艺品和眼镜片等。

　　三．硅酸盐

　　硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物，约占地壳质量的5％。硅酸盐的种类很多，结构也很复杂，通常可用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成。例如，

　　硅酸钠 Na2SiO3(Na2O·SiO2)

　　高岭石 Al2(Si2O5)(OH)4(Al2O3·2SiO2·2H2O)

　　硅酸钠是一种最常见的硅酸盐，它的水溶液俗称水玻璃。水玻璃是无色粘稠的液体，是一种矿物胶，可用作建筑上的粘合剂。硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀，可用作防腐剂，木材、纺织品等浸过水玻璃后，不但能防腐而且不易着火。

　　粘土的主要成分是硅酸盐。粘土的种类很多，常见的有高岭土和一般粘土。粘土是制造陶瓷器的主要原料。

　　阅读 二氧化硅粉尘的危害

　　二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途，但有时也会对人体造成危害。如果人长期吸入含有二氧化硅的粉尘，就会患硅肺病（因硅旧称为矽，因此硅肺旧称为矽肺）。硅肺是一种职业病，它的发生及严重程度，取决于空气中粉尘的含量和粉尘中二氧化硅的含量，以及与人的接触时间长短等。长期在二氧化硅粉尘含量较高的地方，如采矿、翻砂、喷砂、制陶瓷、制耐火材料等场所工作的人易患此病。因此，在这些粉尘较多的工作场所，应采取严格的劳动保护措施，采用多种技术和设备控制工作场所的粉尘含量，以保证工作人员的身体健康。

　　家庭小实验

　　在水槽或大玻璃容器的底部铺一层洗净的细沙（约1 cm厚），再放置一块形状像假山的石头或炉渣。向容器中注入过滤后的质量分数为 20％的

　　Na2SiO3溶液(约占容器体积的3/4)，用玻璃棒将底部的沙子摊平。静置，待液面停止晃动后，用镊子分别将各种盐的固体(红豆粒大小)，如CuSO4、

　　MnCl2、CaCl2、CoCl2（氯化钴）等，投入槽底细沙的不同位置。不久，可以看到，在投入了盐的地方，有晶体慢慢从水底的细沙中向上“生长”。几小时后，就能长成各种颜色的“水草”，形成美丽的“水中花园”。

　　（见上图）

　　第二节 硅酸盐工业简介

　　在我们的日常生活中，经常接触到一些硅酸盐材料，如使用的碗碟、居住的房屋等。硅酸盐材料是以含硅物质为原料经加热制成的。这一制造工业叫做硅酸盐工业，如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业。硅酸盐工业在国民经济中占有很重要的地位。

　　1．水泥

　　水泥是非常重要的建筑材料，高楼大厦和各种建筑工程都离不开它。水泥具有水硬性，跟水掺和搅拌后很容易凝固变硬，由于水泥具有这一优良特性，因此被用作建筑材料。又由于它在水中也能硬化，因此也是水下工程必不可少的材料。

　　以粘土和石灰石为主要原料，经研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量石膏，并研成细粉就得到普通水泥。

　　普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙、（2CaO·SiO2）和铝酸三钙（3CaO·Al2O3）等。

　　水泥、沙子和水的混合物叫水泥砂浆，是建筑用粘合剂，可把砖、石等粘结起来。

　　水泥、沙子和碎石的混合物叫混凝土。混凝土常用钢筋做结构，这就是我们常说的钢筋混凝土结构。钢筋混凝土的强度大，常用来建造高楼大厦、桥梁等高大的建筑。

　　解放前，我国使用的水泥主要依赖进口。新中国成立以后，水泥工业有了迅速的发展，目前，我国的水泥产量已跃居世界前列。

　　资料 水泥的标号

　　水泥在空气中硬固后，具有抗压强度，以kg／cm2来计算。把水泥与沙子以1∶2．5的比率混合制成砂浆试样，此试样在水中养护28天时所具有的抗压强度数值，被称为水泥的标号。例如，1份水泥与2．5份沙子混合制成的砂浆试样，在水中硬固28天后，测得其抗压强度为425 kg／cm2，此水泥的标号就为425。水泥的标号越大，其性能越好。常用的硅酸盐水泥有325号、425号、525号和625号，一些高强度水泥，其标号可达1000以上。

　　2．玻璃

　　玻璃是我们每天都可以见到的一种硅酸盐制品。

　　窗玻璃就是最常见的玻璃，这种玻璃被称为普通玻璃。制造普通玻璃的原料是纯碱、石灰石和石英。生产时，把原料粉碎，按适当的比率混合后，放入玻璃窑中加强热。原料熔融后发生了较复杂的物理变化和化学变化，其中的主要反应是：

　　Na2CO3＋SiO2 Na2SiO3＋CO2↑

　　CaCO3＋SiO2 CaSiO3＋CO2↑

　　在制造玻璃的过程中，如果加入某些金属氧化物，还可以制成有色玻璃。例如，加入Co2O3（氧化钴）后的玻璃呈蓝色，加入Cu2O后的玻璃呈红色。我们看到的普通玻璃，一般都呈淡绿色，这是因为原料中混有二价铁的缘故。

　　玻璃的种类很多，除上面所介绍的普通玻璃外，还有其他一些玻璃，如石英玻璃、光学玻璃，等等。表2列出了几种玻璃的特性和用途。

　　表2 几种玻璃的特性和用途

　　3．陶瓷

　　陶瓷在我国有悠久的历史。在新石器时代，我们的祖先就能制造陶器，到唐宋时期，制造水平已经很高。唐朝的“三彩”、宋朝的“钧瓷”闻名于世，流传至今。作为陶瓷的故乡，我国陶都宜兴的陶器和瓷都景德镇的瓷器，在世界上都享有盛誉。

　　制造陶瓷器的主要原料是粘土，制造陶瓷器的一般过程如下图所示。

　　陶瓷的种类很多，根据原料、烧制温度等的不同，主要分为土器、陶器、瓷器、炻器等。例如，常见的砖、瓦属于土器，它是用含杂质的粘土在适当温度下烧制而成的；制瓷器的要求比较高，需要纯净的粘土作原料，烧制温度也相对高些，所以瓷器比陶器瓷体白净、质地致密。

　　一般烧制的陶瓷制品，表面比较粗糙，而且有不同程度的渗透性。为了弥补这一缺陷，常在烧制前在坯体表面涂一层釉，使成品光滑、不渗水。

　　陶瓷具有抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点，因此，陶瓷制品一直为人们所喜爱。从地下挖掘出的古代陶瓷器，历经数年仍保持其本色，不但成为人们欣赏的艺术珍品，对后人研究历史也有很大帮助。如今，陶瓷仍广泛应用于生活和生产中，如日常生活中的部分餐具，建筑中的砖、瓦，电器中的绝缘瓷，化学实验室中的坩埚、蒸发皿等，都是陶瓷制品。

　　资料 彩 釉

　　日常生活中我们见到的许多陶瓷制品，表面光滑、不渗水，而且色彩丰富，非常漂亮。这是由于烧制前在坯体上涂了彩釉的缘故。在普通釉料中加入一些重金属离子，可制成彩釉（颜色可参考下表）。涂有彩釉的陶瓷制品绚丽多彩备受人们的喜爱。

　　阅读 搪 瓷

　　我们常用一些搪瓷制品，如搪瓷盆、杯、锅、碗等，有些电器的外壳也是搪瓷的。搪瓷是在金属表面涂上类似玻璃的瓷釉，然后在高温下烧结，就可得到一种金属与无机材料结合的复合材料。搪瓷一般常用钢板、铁、铝、铜、银等作胚体，外层的瓷釉对金属起到了保护和装饰的作用。

　　我国在很早以前就掌握了烧制搪瓷的工艺，明朝宣德至景泰年间生产出的精细铜胎搪瓷工艺品景泰蓝，至今仍是人们喜爱和珍藏的艺术品。多少年来，搪瓷工艺不断进步、发展，已能应用于现代化学工业、现代科技等许多领域。例如，化学工业中的反应塔；汽车、火车排气管；飞机、火箭的耐高温部件等都用到了搪瓷。搪瓷还应用于电子、红外、激光、同位素等高技术领域。

　　小结

　　碳族元素位于周期表的第ⅣA族，随着核电荷数的增加，它们的性质呈规律性变化。

　　硅和二氧化硅的主要性质和用途：

有机硅材料按其形态的不同，可分为：硅烷偶联剂（有机硅化学试剂）、硅油（硅脂、硅乳液、硅表面活性剂）、高温硫化硅橡胶、液体硅橡胶、硅树脂、复合物等。 硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：

一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。

硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面：

1、用于玻璃纤维的表面处理，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。 在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。

2、用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。

3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。 硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。最常用的硅油是甲基硅油。硅油一般是无色（或淡**），无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水、甲醇、二醇和- 乙氧基乙醇，可与苯、二甲醚、甲基乙基酮、四氯化碳或煤油互溶，稍溶于丙酮、二恶烷、乙醇和了醇。它具有很小的蒸汽压、较高的闪点和燃点、较低的凝固点。随着链段数n的不同，分子量增大，粘度也增高， 固此硅油可有各种不同的粘度。硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等；

从用途来分，则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。硅油具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰性和较小的表面张力，此外还具有低的粘温系数、较高的抗压缩性）有的品种还具有耐辐射的性能。

有机硅乳液 （是硅油的一种形式）主要有硅油织物柔软整理剂;硅油乳液型消泡剂：是有机硅消泡剂中使用面最广、用量最大的一种消泡剂。 1、室温硫化硅橡胶

室温硫化硅橡胶（RTV）是六十年代问世的一种新型的有机硅弹性体， 这种橡胶的最显著特点是在室温下无须加热、如压即可就地固化，使用极其方便。因此，一问世就迅成为整个有机硅产品的一个重要组成部分。室温硫化硅橡胶已广泛用作粘合剂、密封剂、防护涂料、灌封和制模材料，在各行各业中都有它的用途。

分类

室温硫化硅橡胶按其包装方式可分为单组分和双组分室温硫化硅橡胶，按硫化机理又可分为缩合型和加成型。因此，室温硫化硅橡胶按成分、硫化机理和使用工艺不同可分为三大类型，即单组分室温硫化硅橡胶、双组分缩合型室温硫化硅橡胶和双组分加成型室温硫化硅橡胶。这三种系列的室温硫化硅橡胶各有其特点：单组分室温硫化硅橡胶的优点是使用方便，但深部固化速度较困难；双组分室温硫化硅橡胶的优点是固化时不放热，收缩率很小，不膨胀，无内应力，固化可在内部和表面同时进行，可以深部硫化；加成型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要决定于温度，因此，利用温度的调节可以控制其硫化速度。

单组分室温硫化硅橡胶

单组分室温硫化硅橡胶的硫化反应是靠与空气中的水分发生作用而硫化成弹性体。随着链剂的不同，单组分室温硫化硅橡胶可为脱酸型、脱肟型、脱醇型、脱胺型、脱酰胺型和脱酮型等许多品种。单组分室温硫化硅橡胶的硫化时间取决于硫化体系、温度、湿度和硅橡胶层的厚度，提高环境的温度和湿度，都能使硫化过程加快。在典型的环境条件下，一般15～30分钟后，硅橡胶的表面可以没有粘性， 厚度03厘米的胶层在一天之内可以固化。固化的深度和强度在三个星期左右会逐渐得到增强。

单组分室温硫化硅橡胶具有优良的电性能和化学惰性，以及耐热、耐自然老化、耐火焰、耐湿、透气等性能。它们在-60～200℃范围内能长期保持弹性。它固化时不吸热、不放热，固化后收缩率小，对材料的粘接性好。因此，主要用作粘合剂和密封剂，其它应用还包括就地成型垫片、防护涂料和嵌缝材料等。许多单组分硅橡胶粘接剂的配方表现出对多种材料如大多数金属、玻璃、陶瓷和混凝上的自动粘接性能。当粘接困难时，可在基材上进底涂来提高粘接强度，底涂可以是具有反应活性的硅烷单体或树脂，当它们在基材上固化后，生成一层改性的适合于有机硅粘接的表面。单组分室温硫化硅橡胶虽然使用方便，但由于它的硫化是依懒大气中的水分，使硫化胶的厚度受到限制，只能用于需要6毫米以下厚度的场合。单组分室温硫化硅橡胶的硫化反应是从表面逐渐往深处进行的，胶层越厚，固化越慢。当深部也要快速固化时， 可采用分层浇灌逐步硫化法，每次可加一些胶料，等硫化后再加料，这样可以减少总的硫化时间。添加氧化镁可加速深层胶的硫化。

双组分缩合型室温硫化硅橡胶

双组分室温硫化硅橡胶硫化反应不是靠空气中的水分, 而是靠催化剂来进行引发。通常是将胶料与催化剂分别作为一个组分包装。只有当两种组分完全混合在一起时才开始发生固化。双组分缩合型室温硫化硅橡胶的硫化时间主要取决于催化剂的类型、用量以及温度。催化剂用量越多硫化越快， 同时搁置时间越短。在室温下，搁置时间一般为几小时，若要延长胶料的搁置时间，可用冷却的方法。双组分缩合型室温硫化硅椽胶在室温下要达到完全固化需要一天左右的时间，但在150℃的温度下只需要1小时。通过使用促进剂进行协合效应可显著提高其固化速度。

双组分室温硫化硅橡胶可在一65～250℃温度范围内长期保持弹性，并具有优良的电气性能和化学稳定性， 能耐水、耐臭氧、耐气候老化，加之用法简单，工艺适用性强，因此，广泛用作灌封和制模材料。各种电子、电器元件用室温硫化硅橡胶涂覆、灌封后，可以起到防潮（防腐、防震等保护作用。可以提高性能和稳定参数。双组分室温硫化硅橡胶特别适宜于做深层灌封材料并具有较快的硫化时间，这一点是优于单组分室温硫化硅橡胶之处。双组分室温硫化硅橡胶硫化后具有优良的防粘性能，加上硫化时收缩率极小，因此，适合于用来制造软模具，用于铸造环氧树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯、聚氨酯、乙烯基塑料、石蜡、低熔点合金等的模具。此外，利用双组分室温硫化硅橡胶的高仿真性能可以在文物上复制各种精美的花纹。双组分室温硫化硅橡胶在使用时应注意：首先把胶料和催化剂分别称量，然后按比例混合。混料过程应小心操作以使夹附气体量达到最小。胶料混匀后（颜色均匀），可通过静置或进行减压（真空度700毫米汞柱）除去气泡,待气泡全部排出后，在室温下或在规定温度下放置一定时间即硫化成硅橡胶。

双组分加成型室温硫化硅橡胶

双组分加成型室温硫化硅橡胶有弹性硅凝胶和硅橡胶之分，前者强度较低，后者强度较高。它们的硫化机理是基于有机硅生胶端基上的乙烯基（或丙烯基）和交链剂分子上的硅氢基发生加成反应（氢硅化反应）来完成的。在该反应中，不放出副产物。由于在交链过程中不放出低分子物，因此加成型室温硫化硅橡胶在硫化过程中不产生收缩。这一类硫化胶无毒、机械强度高、具有卓越的抗水解稳定性（即使在高压蒸汽下）、良好的低压缩形变、低燃烧性、可深度硫化、以及硫化速度可以用温度来控制等优点，因此是目前国内外大力发展的一类硅橡胶。

加成型室温硫化硅橡胶

包装方式一般是分A、B两种组分进行包装：将催化剂作为一种组分；交链剂作另一种组分。高强度的加成型室温硫化硅橡胶由于线收缩率低、硫化时不放出低分子，因此是制模的优良材料。在机械工业上已广泛用来制模以铸造环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚苯乙烯、乙烯基塑料、石蜡、低熔点合金、混凝上等。利用加成型窒温硫化

2、高温硫化硅橡胶

高温硫化硅橡胶是高分子量（分子量一般为40～80万）的聚有机硅氧烷（即生胶）加入补强填料和其它各种添加剂，采用有机过氧化物为硫化剂，经加压成型（模压、挤压、压延）或注射成型，并在高温下交链成橡皮。这种橡胶一般简称为硅橡胶。

硅橡胶的补强填料是各种类型的白炭黑，它可使硫化胶的强度增加十倍。加入各种添加剂主要是降低胶的成本、改善胶料性能以及赋予硫化胶各种特殊性能如阻燃、导电等。

3、硅凝胶

这种胶硫化后成为柔软透明的有机硅凝胶，可在- 65～200℃温度范围内长期保持弹性，它具有优良的电气性能和化学稳定性能、耐水、耐臭氧、耐气候老化、憎水、防潮、防震、无腐蚀,且具有生理惰性、无毒、无味、易于灌注、能深部硫化、线收缩率低、操作简单等优点，有机硅凝胶在电子工业上广泛用作电子元器件的防潮、绝缘的涂覆及灌封材料，对电子元件及组合件起防尘、防潮、防震及绝缘保护作用。如采用透明凝胶灌封电子元器件,不但可起到防震防水保护作用，还可以看到元器件并可以用探针检测出元件的故障，进行更换，损坏了的硅凝胶可再次灌封修补。有机硅凝胶由于纯度高，使用方便，又有一定的弹性，因此是一种理想的晶体管及集成电路的内涂覆材料,可提高半导体器件的合格率及可靠性；有机硅凝胶也可用作光学仪器的弹性粘接剂。在医疗上有机硅凝胶可以用来作为植人体内的器官如人工乳房等，以及用来修补已损坏的器官等

4、泡沫硅橡胶

泡沫硅橡胶硫化前呈液态，适宜作灌封材料。泡沫硅橡胶由于具有较高的热稳定性，良好的绝热性、绝缘性、防潮性、抗震性，尤其是在高频下的抗震性好，因此是一种理想的轻质封装材料。

美国道康宁公司研制成阻燃型室温硫化泡沫硅橡胶DC3-6548。这种泡沫硅橡胶主要用于电线电缆通过处（例如屋顶、墙壁、楼房等处孔洞）的防火密封，阻燃性能非常好，其极限氧指数达39 （绝大多数塑料的极限氧指数只有20），使用寿命长达50年。这种阻燃室温硫化泡沫硅橡胶已广泛用于核电站、电子计算机中心、海上采油装置等环境条件苛刻，或防火要求特别高的场所。 硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷，通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。

硅树脂是一种热固性的塑料，它最突出的性能之一是优异的热氧化稳定性。250℃加热24小时后,硅树脂失重仅为2～8%。硅树脂另一突出的性能是优异的电绝缘性能,它在宽的温度和频率范围内均能保持其良好的绝缘性能。

鉴于上述特性,有机硅树脂主要作为绝缘漆（包括清漆、瓷漆、色漆、浸渍漆等）浸渍 H级电机及变压器线圈, 以及用来浸渍玻璃布、玻布丝及石棉布后制成电机套管、电器绝缘绕组等。用有机硅绝缘漆粘结云母可制得大面积云母片绝缘材料，用作高压电机的主绝缘。此外，硅树脂还可用作耐热、耐候的防腐涂料，金属保护涂料，建筑工程防水防潮涂料，脱模剂，粘合剂以及二次加工成有机硅塑料，用于电子、电气和国防工业上，作为半导体封装材料和电子、电器零部件的绝缘材料等。

硅树脂按其主要用途和交联方式大致可分为有机硅绝缘漆、有机硅涂料、有机硅塑料和有机硅粘合剂等几大类。