硅化合物是指以硅为基元的化合物。硅元素有两种不同的价态:硅原子的价态可以是正价,也可以是负价。这种多样性使得硅能够形成许多不同类型的化合物。
常见的硅化合物包括:
硅酸盐:硅酸盐是指以硅为中心的酸性化合物,例如硅酸钠(Na2SiO3)、硅酸钙(CaSiO3)和硅酸铝(Al2SiO5)。
硅酸酯:硅酸酯是指以硅为中心的有机化合物,例如硅酸甲酯(CH3SiO2OH)和硅酸乙酯(C2H5SiO2OH)。
硅酸烷基酯:硅酸烷基酯是指以硅为中心的烷基有机化合物,例如硅酸丙烷酯(C3H7SiO2OH)和硅酸苯烷酯(C6H5SiO2OH)。
硅烷:硅烷是指以硅为中心的烷基无机化合物,例如硅烷(SiH4)和硅烷酸(HSiO3H)。
硅氧烷:硅氧烷是指以硅为中心的烷基有机化合物,例如硅氧烷(SiOCH3)和硅氧烷酸(SiO2CH3)。
硅醚:硅醚是指以硅为中心的有机化合物,常见的硅醚包括二甲基硅醚(Si(CH3)2O)、三甲基硅醚(Si(CH3)3O)和四甲基硅醚(Si(CH3)4O)。
硅偶联物:硅偶联物是指以硅为中心的有机化合物,其中硅原子与另一种原子或分子偶联在一起。例如,硅氧偶联物(SiO)和硅氢偶联物(SiH)都属于硅偶联物。
硅合金:硅合金是指以硅为主要成分的合金,常见的硅合金包括硅铜合金、硅铝合金和硅镁合金。
这只是硅化合物的一部分,还有许多其他类型的硅化合物。
2024-11-19 广告
1. 硅烷:硅烷是硅元素和两个或多个烷烃的化合物,常见的硅烷有甲硅烷、乙硅烷、正丁硅烷等。
2. 硅醇:硅醇是硅元素和醇类的化合物,常见的硅醇有甲硅醇、乙硅醇、正丁硅醇等。
3. 硅酸盐:硅酸盐是硅元素和各种酸的化合物,常见的硅酸盐有硅酸钠、硅酸钙等。
硅主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在,它们占地壳质量的90%以上。在自然界中,没有游离态的硅,只有化合态的硅。
2.二氧化硅
(1)二氧化硅的存在
SiO2是硅最重要的化合物,其存在形态有结晶形和无定形两大类,统称硅石。石英晶体是结晶的二氧化硅,其中无色透明的晶体叫水晶,具有彩色环带状或层状的称为玛瑙。沙子中含有小粒的石英晶体。
(2)二氧化硅的结构
SiO2晶体有多种晶型,其基本结构单元如图所示:
该结构为四面体结构,每个Si周围有4个O,而每个O跟2个Si相结合,所以SiO2是由Si和O按原子个数比为1∶2所组成的具有立体网状结构的晶体,如图所示。
⑶物理性质
SiO2的网状结构决定SiO2是不溶于水的固体,熔、沸点高,硬度大。
⑷化学性质
①SiO2是酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性,在一定条件下能与碱性氧化物和碱反应生成盐。SiO2是硅酸的酸酐,但不与水反应。
a.可以与强碱如NaOH等反应,方程式为:SiO2 + 2NaOH=Na2SiO3 + H2O
特别提醒
盛放NaOH(或其他碱性)溶液的试剂瓶不能用玻璃塞,要用橡胶塞,因玻璃的主要成分之一是SiO2,会与NaOH在常温下反应生成Na2SiO3,特别是瓶颈的磨砂部分更易与NaOH反应。
②特性
与氢氟酸(HF)反应——HF是唯一可以与SiO2发生反应的酸。
SiO2化学性质很不活泼,除氢氟酸外不与其他酸反应,SiO2与HF反应的化学方程式为:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O,故氢氟酸可用于刻蚀玻璃。
特别提醒
因为SiO2是玻璃的主要成分之一,所以氢氟酸能腐蚀玻璃,因此,氢氟酸在保存时不能盛放于玻璃瓶里,可以存在于塑料瓶里。
③弱氧化性
SiO2中硅元素的化合价为+4价,是硅元素的最高价,因此SiO2具有一定的氧化性,高温时可被C还原。
⑸二氧化硅的用途
①以SiO2为主要成分的沙子仍是基本的建筑材料;
②制备实验室使用的石英坩埚;
③是信息调整公路的骨架—光导纤维的主要成分;
④用石英、玛瑙制作工艺饰品;
⑤电子工业的重要部件、光学仪器。
3.硅酸
⑴硅酸的性质
硅酸是一种很弱的酸,其酸性比碳酸还弱,溶解度很小。
①不稳定性。
⑵硅酸的制备
二氧化硅是硅酸的酸酐,因SiO2不溶于水,所以硅酸只能通过可溶性硅酸盐与其他酸反应制得。