§2.硅
一.单质
灰黑色，高硬度，m.p.较高。结晶硅是重要电子工业材料!
1. 制备
SiO2 + 2C ---Si(粗) + 2CO (电炉)
粗硅提纯 Si + 2Cl2--- SiCl4(l)
蒸馏得纯 SiCl4 , 用H2
还原纯SiCl4
SiCl4 + 2H2---
Si(纯) + 4HCl (电炉, 催化) |
2.
化学反应
Si在常温下不活泼，而在高温下可以和O2、Cl2、N2反应.
单一的酸不能和Si反应，要用HF－HNO3混酸:
3Si + 18HF + 4HNO3 --- 3H2SiF6
+ 4NO(气体)+ 8H2O
相当于王水的作用，其实
的 很小。
和强碱的作用: 类似于砷
Si + 2NaOH + H2O --- Na2SiO3
+ 2H2（气体） |
二 硅烷
Si-Si键不如C－C键强，因为Si的半径比C大.
硅烷的种类比烷烃少得多。
n≤6。最典型的是甲硅烷，n = 1,
SiH4 : 无色无臭气体。
1. 制备
SiO2与金属一同灼烧: SiO2
+ 4Mg --- Mg2Si + 2MgO (灼烧)
在酸中水解: Mg2Si + 4HCl --- SiH4
+ 2MgCl2
这样制得的SiH4中含有Si2H6,
Si3H8等杂质
纯的SiH4 : SiCl4
+ LiAlH4---SiH4
+ LiCl + AlCl3 |
2.
化学性质（与CCl4对比）
1°稳定性 比CH4差。
SiH4 -- Si + 2H2(气体)
773K 对于甲烷分解: 1773K
2 °还原性 在空气中自燃
3 °水解
对于甲烷, 无此反应。 |
三 硅的卤化物
SiF4(g),
SiCl4(l), SiBr4(l),
SiI4(s) 均无色
1. 水解性
SiX4 + 4H2O ---H4SiO4
+ 4HX 此为共性，SiCl4,无色液体，刺激性，空气中潮解发烟. 在结构上的反应机理:
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关键是Si有空的d轨道，可以形成sp3d五配位的中间体，故SiX4易水解，而CCl4无空轨道，不易水解。
SiF4 + 4H2O---
H4SiO4 + 4HF
SiF4 + 2HF ---H2SiF6 (氟硅酸，比H2SO4酸性还强)
H2SiF6是强酸，和H2SO4相当，但纯的H2SiF6尚未制得，其盐Na2SiF6,
K2SiF6较难溶，但PbSiF6易溶。
2、制备
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四 硅的含氧化合物
1.
二氧化硅
SiO2不溶于水，但它是硅酸的酸酐; 加热溶于强碱水溶液或溶于熔融态NaCO3,
形成可溶性硅酸盐（Na2SiO3)
SiO2和HF有特殊反应:
2. 硅酸 可溶性硅酸盐与酸的反应可得正硅酸
硅酸根之间易缩合，使硅酸的存在形式很复杂，经常用XSiO2·YH2O表示，如:
X=1, Y=1, H2SiO3
偏硅酸
X=1, Y=2, H4SiO4
正硅酸、原硅酸
X=2, Y=1, H2Si2O5
二偏硅酸
X=2, Y=3, H6Si2O7
焦硅酸 (相当于2个正硅酸脱1个水分子)
正硅酸放置时，生成多硅酸胶体溶液，即
3. 硅胶
在单体可溶性硅酸盐(NaSiO3)中, 加H+, 至pH＝7～8时, 硅酸根缩聚,
聚合度逐渐加高, 形成大分子量的胶体溶液. 当分子量达到一定程度时, 变成凝胶. 用水洗涤, 交换去掉阳离子, 烘干(333-343K),
加热(573K)活化, 得到一种多孔性有吸附作用的物质, 多孔硅胶, 可用为干燥剂, 起吸水作用.
实际上, 没有如此规则, 处于不完整键合和混杂无序状态.
吸水后，若有明显现象，则可以在除水后, 再生使用. 为此, 可用CoCl2溶液浸泡,
烘干, CoCl2无水时呈蓝色，当干燥剂吸水后，随吸水量不同, 呈现蓝紫-紫-紫粉-粉红.
最后为 ,
呈粉红色。说明硅胶已经吸饱水。再使用时要烘干, 称这种硅胶为变色硅胶.
天平室中天平内有一小杯变色硅胶, 用来吸收空气中水份, 保持干燥. 若已变红, 变为无吸水性, 需烘干后再用.
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4.
硅酸盐
1°硅酸盐结构的图示法
硅酸盐种类极多，其结构可分为链状、片状和三维网络状，但基本单元都是 硅氧四面体。如:
2°硅酸盐结构的分类
 共用四个顶点结成三维网络状结构,
如沸石类, 有微孔, 有笼, 有吸附性. 但沸石孔道均一, 因为是晶体, 不同于硅胶.称之为分子筛, 根据孔径的大小,
可以筛选分子, 故称沸石分子筛.
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