二氧化硅和硅酸盐PPT
二氧化硅（SiO₂）二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO₂，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。二氧化硅...
二氧化硅（SiO₂）二氧化硅是一种无机物，化学式为SiO₂，硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅。二氧化硅晶体中，硅原子位于正四面体的中心，四个氧原子位于正四面体的四个顶角上，许多个这样的四面体又通过顶角的氧原子相连，每个氧原子为两个四面体共有，即每个氧原子与两个硅原子相结合。1. 物理性质二氧化硅为白色或无色透明晶体，熔点高（1723℃）、硬度大（莫氏硬度约为7），难溶于水。2. 化学性质二氧化硅为酸性氧化物，对应水化物为硅酸（H₂SiO₃）。酸性氧化物是一类能与水作用生成相应价态的酸，或与碱作用生成盐和水（且生成物只能有一种盐和水，不可以有任何其它物质生成），或与碱性氧化物反应生成盐的氧化物，但一般不与正盐或酸式盐反应。SiO₂ + 4F₂ = SiF₄ + 2O₂SiO₂ + 4HF = SiF₄ + 2H₂OSiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂OSiO₂ + CaO = CaSiO₃3. 用途二氧化硅的用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙构成。硅酸盐1. 定义硅酸盐指的是硅、氧与其它化学元素（主要是铝、铁、钙、镁、钾、钠等）结合而成的化合物的总称。它在地壳中分布极广，是构成岩石和土壤的主要成分。由于硅酸盐结构的特点，种类繁多（硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体相互共有的顶角，可以联结成各种三维的架状结构。由于组成硅氧四面体中的硅――氧原子个数比的不同，可以形成不同的硅酸盐矿物），经常是呈结晶状态，如石英、长石等。2. 分类正硅酸盐是指阴离子都是硅酸盐的盐类。正硅酸盐可以用通式My(SiO₄)n表示，式中M代表金属元素，y代表M的原子数，n代表硅酸盐的阴离子数，n可以为1、2、3……而无定限。许多天然矿物，如石英、长石、云母、石榴石等均属于正硅酸盐。偏硅酸盐是指阴离子由硅酸根（SiO₃²⁻）和氢氧根（OH⁻）构成的硅酸盐，通式为MxOy(SiO₃)z(OH)w，式中M代表金属元素，x、y、z、w分别代表相应离子的原子数。在偏硅酸盐中，如果M为金属钠，则称为钠偏硅酸盐，如硅酸钠（Na₂SiO₃）；如果M为金属钾，则称为钾偏硅酸盐，如硅酸钾（K₂SiO₃）。多硅酸盐是指硅酸盐阴离子中硅氧原子数超过3个的硅酸盐。多硅酸盐可以用通式[My(SiO₄)n]m(XM)p表示，式中M代表金属元素，X代表不同价态的金属元素，y、n、m、p分别代表相应离子的原子数。天然的多硅酸盐矿物较少，常见的有天青石（SrSO₄）等。3. 用途由于硅酸盐结构的特点，种类繁多（硅酸盐矿物的基本结构是硅――氧四面体；在这种四面体内，硅原子占据中心，四个氧原子占据四角。这些四面体，依着四面体相互共有的顶角，可以联结成各种三维的架状结构。由于组成硅氧四面体中的硅――氧原子个数比的不同，可以形成硅酸盐（续）4. 硅酸盐的工业应用硅酸盐在玻璃工业中占据重要地位。纯石英（二氧化硅）是制造玻璃的主要原料，通过高温熔化，二氧化硅与碳酸钠、碳酸钙等助熔剂反应，形成硅酸盐熔融体，冷却后固化成玻璃。硅酸盐玻璃具有良好的透明度、化学稳定性和机械强度，广泛应用于建筑、汽车、电子、光学仪器等领域。硅酸盐也是陶瓷工业的重要原料。陶瓷的坯体、釉料以及瓷器表面装饰所使用的颜料等都离不开硅酸盐。通过控制硅酸盐的组成和制备工艺，可以获得不同性能的陶瓷材料，如高硬度、高耐磨、耐腐蚀等。硅酸盐还用于制造搪瓷和耐火材料。搪瓷是将硅酸盐材料涂覆在金属表面，经过高温烧结形成一层坚固的保护层，具有美观、耐腐蚀、易清洗等特点。耐火材料则是指能在高温下保持结构稳定和性能良好的硅酸盐材料，广泛应用于冶金、化工、陶瓷等工业领域。5. 硅酸盐的生态环境意义硅酸盐在自然界中广泛存在，是土壤和岩石的主要成分之一。硅酸盐在土壤中的存在对于植物的生长具有重要意义，因为植物可以通过吸收硅酸盐中的硅元素来增强自身的抗逆性，如提高抗旱、抗病虫害等能力。此外，硅酸盐还可以通过风化作用等自然过程参与地球化学循环，对维持地球生态系统的平衡起着重要作用。6. 硅酸盐的研究进展随着科学技术的不断发展，硅酸盐材料的研究和应用也在不断深入。目前，科研人员正致力于开发具有更高性能、更低能耗和环境友好型的新型硅酸盐材料。例如，纳米硅酸盐材料因其独特的物理化学性质而备受关注，在生物医学、能源存储与转换等领域展现出广阔的应用前景。总之，硅酸盐作为一类重要的无机非金属材料，在国民经济和生态环境中发挥着举足轻重的作用。随着科学技术的进步和社会需求的增长，硅酸盐材料的研究和应用将不断取得新的突破和进展。
