硅物理及化学性质

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  硅,原子序数14,原子量28.0855, 硅有晶态和无定形两种形式。你知道硅的物理化学性质都是什么吗?下面是我为你整理的硅物理及化学性质,一起来看看吧。

  硅的物理性质

  性状:具有明显的金属光泽,呈灰色。结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。具有金刚石的晶体结构,

  汽化热 384.22 kJ/mol

  熔化热 50.55 kJ/mol

  蒸气压 4.77 帕(1683K)

  电负性 1.90(鲍林标度)

  比热 700 J/(kg·K)

  电导率 2.52×10-4 /(米欧姆)

  热导率 148 W/(m·K)

  电离能:8.151电子伏特。

  第一电离能 786.5 kJ/mol

  第二电离能 1577.1 kJ/mol

  第三电离能 3231.6 kJ/mol

  第四电离能 4355.5 kJ/mol

  第五电离能 16091 kJ/mol

  第六电离能 19805 kJ/mol

  第七电离能 23780 kJ/mol

  第八电离能 29287 kJ/mol

  第九电离能 33878 kJ/mol

  第十电离能 38726 kJ/mol

  硅的化学性质

  硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。

  硅原子位于元素周期表第IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子。电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。最外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。

  正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:最外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。

  加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中,可溶于碱溶液中,并有氢气放出,形成相应的碱金属硅酸盐溶液,于赤热温度下,与水蒸气能发生作用。

  硅的制取方法

  实验室里可用镁粉在赤热下还原粉状二氧化硅,用稀酸洗去生成的氧化镁和镁粉,再用氢氟酸洗去未作用的二氧化硅,即得单质硅。这种方法制得的都是不够纯净的无定形硅,为棕黑色粉末。工业上生产硅是在电弧炉中还原硅石(SiO2含量大于99%)。使用的还原剂为石油焦和木炭等。使用直流电弧炉时,能全部用石油焦代替木炭。石油焦的灰分低(0.3%~0.8%),采用质量高的硅石(SiO2大于99%),可直接炼出制造硅钢片用的高质量硅。高纯的半导体硅可在1,200℃的热硅棒上用氢气还原高纯的三氯氢硅SiHCl3或SiCl4制得。超纯的单晶硅可通过直拉法或区域熔炼法等制备。

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