15、1、3、硅及其化合物
1、硅
硅易与氧结合，自然界中无单质硅存在。岩石、黏土、沙子、石棉中都有硅的化合物。硅多以SiO2和各种硅酸盐形式存在于地壳中。硅是构成各种矿物的重要元素。
所谓单晶硅是由石英砂和焦炭在电弧炉中高温制得粗硅，再经精制而得的。
SiO2 2C→Si 2CO↑3 000℃
硅有无定形体和晶体两种同素异形体。无定形体硅为灰黑色粉末，晶体硅为银灰色有金属光泽的晶体。晶体硅的结构与金刚石类似，熔点、沸点较高，性质脆硬。单晶硅在常温下化学性质不活泼，导电性介于金属与非金属之间，是重要的半导体材料，硅经过区域熔炼等物理方法提纯，纯度可达9个9(99．999 999 9％)以上，在电子计算机及其他电子工业中有广泛应用。
硅与碳性质相似，化学性质表现为非金属性。在所有硅的化合物中，硅的氧化数都是 4。
在高温下硅能与所有卤素反应，生成四卤化硅SiX4。硅与氢能形成一系列氢化物，称为硅烷，如甲硅烷SiH4和乙硅烷Si6H6，硅烷结构与烷烃相似。无定形体硅比晶体硅活泼，能与强碱溶液作用生成硅酸盐并放出氢气。
Si 2NaOH H20→Na2Si03 2H2↑
2．二氧化硅
二氧化硅(Si02)又称硅石，是由Si和O组成的巨型分子，有晶体和无定形体两种。石英是天然的二氧化硅晶体。纯净的石英又叫水晶，它是一种坚硬、脆性、难熔的无色透明的固体，常用于制作光学仪器等。沙子是混有杂质的石英细粒。硅藻土是天然无定形体二氧化硅，为多孔性物质，常用作吸附剂、催化剂载体及隔音材料。
Si02晶体结构与CO2不同，SiO2为原子晶体。所以Si02硬度大、熔点高。
将石英在1 600℃熔融为黏稠液体，然后急剧冷却，因其黏度大不易结晶而缓慢硬化成为石英玻璃。石英玻璃的热膨胀系数小，能耐受温度的剧变，故用于制造耐高温的高级玻璃仪器。
SiO2的化学性质不活泼，高温下只能被镁或铝还原。
Si02 2Mg→2MgO Si
SiO2是不溶于水的酸性氧化物，能与热的浓碱液作用得到硅酸盐。
Si02 2NaOH→Na2SiO3 H20
SiO2 Na2CO3→Na2Si03 C02↑
所以不能用玻璃瓶盛浓碱液。
Si02能与氢氟酸作用，生成无色气体SiF4。
SiO2 4HF→SiF4 2H2O
3．硅酸
与Si02相应的硅酸有多种组成，如偏硅酸(H2SiO3)、正硅酸(H4Si04)、焦硅酸(H6Si207)等，常以通式xSi02•yH2O表示，习惯用H2Si03表示。
硅酸是比碳酸还弱的二元弱酸， ＝1．7X10-10， ＝1．6X10-12，在水中溶解度不大，很容易被其他的酸(甚至醋酸、碳酸)从硅酸盐中析出。
Si032- C02 H20—H2SiO3 C032-
开始生成的单分子硅酸能溶于水，而后逐渐聚合成多硅酸而成为硅酸溶胶。在此溶胶中加入电解质或在适当浓度硅酸钠溶液中加入强酸，则得到半凝固状态、软而透明的硅酸凝胶，经洗涤、干燥即成为多孔性固体硅胶。
硅胶是一种白色稍透明的固体，吸附能力强，能耐强酸。它是一种很好的干燥剂、吸附剂及催化剂载体。市售品有球形和不规则形两种。
变色硅胶是将硅酸凝胶用CoCl 2溶液浸泡，烘干后得到的。这种硅胶由颜色变化指示其吸湿程度。因CoCl 2 无水时呈蓝色，水合的CoCl 2•6H2O显红色，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,恢复吸湿能力。
4．硅酸盐
地壳的95％为天然硅酸盐矿，其种类多，结构复杂，最重要的天然硅酸盐是铝硅酸盐。自然界含量较多的几种硅酸盐包括：
正长石 K20．A1203•6SiO2或K2A12Si6016
高岭土 A1203•2 SiO2•2H20或Al2H4Si209
白云母 K2O．3 A1203•6 SiO2•2H20或K2H4Al6(Si04)6
泡沸石 Na20．A1203•2 SiO2•Nh2O或Na2Al2(Si04)2•nH20
石 棉 CaO．3MgO．4 SiO2或CaMgs(Si03)4
滑 石 3MgO．4 SiO2•H20或Mg3H2(Si03)4
其中，正长石和白云母是构成花岗岩的主要成分。高岭土是黏土的基本成分。
人工制造的硅酸盐则有水泥、玻璃、砖瓦和一种高效吸附剂——分子筛等。
除碱金属外，其他金属的硅酸盐都不溶于水。硅酸钠(Na2SiO3)是最常见的可溶性硅酸盐，为无色晶体。工业上制得的Na2Si03常因含有铁盐等杂质而显灰绿色，用水蒸气溶解为黏稠液体，呈玻璃状态，故称其为水玻璃，又名泡花碱。可用作黏合剂、木材或织物的防腐阻燃剂、洗涤剂和肥皂的发泡剂。
硼和硅的性质具有相似形。
