請教硅的作用

【專家解說】：硅以大量的硅酸鹽礦和石英礦存在于自然界中。如果說碳是組成生物界的主要元素，那么，硅就是構成地球上礦物界的主要元素。 硅在地殼中的豐度為27.7%，在所有的元素中居第二位，地殼中含量最多的元素氧和硅結合形成的二氧化硅SiO2，占地殼總質量的87%。 我們腳下的泥土、石頭和沙子，我們使用的磚、瓦、水泥、玻璃和陶瓷等等，這些我們在日常生活中經常遇到的物質，都是硅的化合物。硅，真是遍布世界，俯拾即是的元素。 單晶硅和多晶硅的區(qū)別是，當熔融的單質硅凝固時,硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。 硅有晶態(tài)和無定形兩種同素異形體。晶態(tài)硅又分為單晶硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。晶態(tài)硅的熔點1410C,沸點2355C,密無定形硅是一種黑灰色的粉末。 硅的化學性質 硅在常溫下不活潑，其主要的化學性質如下： (1)與非金屬作用 常溫下Si只能與F2反應，在F2中瞬間燃燒，生成SiF4. Si+F2 === Si+F4 加熱時，能與其它鹵素反應生成鹵化硅，與氧反應生成SiO2: Si+2F2 SiF4 (X=Cl,Br,I) Si+O2 SiO2 (SiO2的微觀結構) 在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質化合，分別生成碳化硅SiC、氮化硅Si3N4和硫化硅SiS2等. Si+C SiC 3Si+2N2 Si3N4 Si+2S SiS2 (2)與酸作用 Si在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成SiF4或H2SiF6: Si+4HF SiF4↑+2H2↑ 3Si+4HNO3+18HF === 3H2SiF6+4NO↑+8H2O (3)與堿作用 無定形硅能與堿猛烈反應生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣： Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑ (4)與金屬作用 硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應的金屬硅化物。 硅的用途 ①高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導體結合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變?yōu)殡娔?。在開發(fā)能源方面是一種很有前途的材料。 ②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結，制成金屬陶瓷復合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點，又彌補了兩者的先天缺陷。 可應用于軍事武器的制造 第一架航天飛機“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時磨擦產生的高溫，全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。 ③光導纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維，激光在玻璃纖維的通路里，無數(shù)次的全反射向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發(fā)絲那么細的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會使 21世紀人類的生活發(fā)生革命性巨變。 聚氧硅材料的應用1 ④性能優(yōu)異的硅有機化合物。例如有機硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機硅，可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表，涂一層薄薄的有機硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風吹雨淋和風化。天安門廣場上的人民英雄紀念碑，便是經過有機硅塑料處理表面的，因此永遠潔白、清新。 硅橡膠具有良好的絕緣改組，長期不龜裂、不老化，沒有毒性，還可以作為醫(yī)用高分子材料。 硅油，是一種很好的潤滑劑，由于它的粘度受溫度變化的影響小，流動性好，蒸氣壓低，在高溫或寒冷的環(huán)境中都能使用。硅元素進入有機世界，將它優(yōu)異的無機性質揉進有機物里，使有機硅化合物別具一格，開辟了新的領域。