硅的氧化物
銅臭 / 2022-07-29
1.一氧化硅SiO
將碳和過量的二氧化硅加熱至2000°左右，則有相當(dāng)于一氧化碳的一氧化硅生成:
SiO?+C=SiO+CO
所得產(chǎn)物必須迅速地予以給卻，否則即發(fā)生歧化作用:
2SiO=Si+SiO?
雖然一氧化硅是否以固態(tài)存在，還是一個問題，但如上處理確實得一種產(chǎn) 物為黃棕色的固體，此固體易溶于強堿，生成硅酸鹽并放出氫氣(Si與SiO?的混合物亦有此作用)，其反應(yīng)為
SiO+2NaOH=Na?SiO?+H?
這種固體的工業(yè)名稱為“單氧硅”，用作艷緣材料和磨觸劑。
2.二氧化硅SiO?
硅的正常氧化物是二氧化硅，自然界自由狀態(tài)的二氧化硅(硅石)占地殼的12%，并以不同的形式存在。
(i)結(jié)晶二氧化硅有石英、鱗石英和方石英三種，每種有高溫和低溫兩類變體，彼此間的關(guān)系可以下式表明:
液體石英的粘度很高，不易結(jié)晶;各種晶體間的轉(zhuǎn)變也非常之慢。因此，在自然界各種多晶型體和無定形體皆有存在，多晶型體中以石英為最多。在三種晶體內(nèi)，每個硅原子周圍皆有四個氧原子排列成四面體，氧在四面體頂端，四面體通過氧原子而互相連接，所以每個氧原子皆為兩個四面體所共有，但是在不同的晶型內(nèi)這樣連接的四面體排列各不相同。方石英有與金剛石相同的秸構(gòu)，以硅原子代替金剛石的碳原子;硅原子之間以氧相連接則成為方石英的結(jié)構(gòu)(圖14-3),在石英和鱗石英內(nèi)，相連接的四面體排列成螺旋形。要使這幾種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，原子之間的鍵必須斷裂，然后原子進行重排，這是非常慢的作用。但α⇔β的轉(zhuǎn)變，晶體秸構(gòu)只需作微小的扭變，故容易成功。
(ii)無定形二氧化硅生成 的方式有二，從溶液內(nèi)沉淀硅酸凝膠使之脫水，則得無定形的硅石，自然界的硅藻土屬于這類的二氧化硅。它是從前硅藻的遺體，具有吸收大量液體的能力，以硝化甘油鮑和硅藻土則成炸藥。它也是很好的絕熱絕聲的材料。另一類無定形二氧化硅，如自然界黑曜巖和人工制造的石英玻璃皆是過冷的硅石液體。無定形的二氧化硅也是由SiO?四面體連接而成。但不象在秸晶的變體內(nèi)作有規(guī)律的排列，而是雜亂無章的堆集。石英玻璃的熱膨脹率非常小，將它燒至白熱，隨即浸入冶水也不致破裂。而且石英玻璃燒到1400°C也不發(fā)軟，但普通 玻璃加熱至600-900°C即軟化。石英玻璃因有這些優(yōu)良性能，故常用于制造在高溫時使用的儀器。
二氧化硅的化學(xué)性很不活潑，氫氟酸是唯- -的酸可以使其溶解而形成四氟化硅或氟硅酸的酸。二氧化硅不溶于水，但作為硅酸的酐與堿共熔很易轉(zhuǎn)化為硅酸鹽:
SiO?+2NaOH=Na?SiO?+H?O
與碳酸鈉共熔也得硅酸鹽，二氧化碳被代換釋出:
SiO?+Na?CO?=Na?SiO?+CO?
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