一、硅

一、硅

1.硅的物理性质

硅有两种同素异形体，无定形硅和晶体硅。无定形硅是一种灰黑色的粉末。晶体硅是一种灰色、有金属光泽、硬而脆的固体。密度为2.42 g/cm3，熔点为1 410℃。它的结构类似于金刚石，沸点很高，硬度很大。晶体硅的导电性介于导体和绝缘体之间，是良好的半导体材料。

读一读

硅在地壳中的含量为26.3%，仅次于氧。硅的氧化物和硅酸盐是地壳中大部分岩石、沙子和土壤的主要成分，占地壳质量的90%以上。硅是一种亲氧元素，主要以熔点很高的氧化物和硅酸盐的形式存在。各种各样的硅酸盐和空气、水、阳光等一起构成了人类及其他地球生物生存的根基。从古至今，在无机非金属材料中，硅一直扮演着主要的角色。

图3-31　晶体硅

2.硅的化学性质

硅的化学性质不活泼，在常温下，除氟气、氢氟酸和强碱溶液外，水、氧气和酸等都不与硅起反应。但在加热条件下，硅也能与一些非金属起反应。例如，把硅研细后加热，能燃烧生成二氧化硅。

硅与强碱溶液反应生成硅酸盐和氢气。

3.硅的制取

由于自然界中没有单质硅存在，因此我们使用的硅都是从它的化合物中提取的。在工业上，用碳在电炉中高温还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅。将粗硅提纯后，可得到用作半导体材料的高纯硅。

4.硅的用途

硅是一种重要的非金属单质，广泛应用于计算机技术领域，是计算机核心元件的主要材料。作为良好的半导体材料，硅可用来制造集成电路、晶体管、硅整流器和太阳能电池等。此外，硅合金的用途也很广泛。例如，含硅4%的钢具有良好的导磁性，可用来制造变压器铁芯，含硅15%左右的钢具有良好的耐酸性，可用来制造耐酸设备等。

图3-32　硅的用途