二氧化硅微粉,化学术语,纯二氧化硅无色,室温固体,化学式sio2,不溶于水。虽然不溶于酸,但溶于氢氟酸和热浓磷酸,可以和熔碱类发挥作用。自然界有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。二氧化硅广泛用于制造玻璃、水玻璃、陶瓷、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等。在古代,二氧化硅也被用来制作瓷器的釉料和基体。一般的石头主要由二氧化硅微粉、碳酸钙构成。
矿物介绍
二氧化硅微粉广泛存在于自然界,与其他矿物共同构成岩石。天然二氧化硅微粉被称为硅石,约占地壳质量的12%,其存在形式有结晶状态和无固定状态。石英晶体是晶体的二氧化硅,晶体型和颜色不同。石英中无色透明的晶体是常说的晶体。带有彩色环状或层状的称为玛瑙(含杂质)。
二氧化硅微粉矿物是指化学式相同(SiO),但结构不同的矿物,这些矿物统称为类质异像体,主要包括石英、方石英、鳞石英。这些矿物主要存在于地球上的花岗岩、砂岩和黑色硅质岩中,但在月球上几乎是稀缺的。主要原因有:在化学成分的演化上,月球形成了低硅高铝的月壳,高硅花岗岩极为罕见;月球的进化缺乏水系统和热水系统,后者可以像地球一样结晶二氧化硅微粉矿物。尽管二氧化硅微粉矿物在月球岩石上极为稀少,但对月球岩石的分类和原因研究重要作用。
月球上的石英矿物出现在花岗岩的几个碎片中,长石细岩也充满了许多方形石英矿物。后来在粗晶状月球花岗岩碎片中也发现了石英矿物,根据其同位素的分析结果,这些矿物在41亿年左右,在较深的环境下结晶形成,这表明这些石英不是在岩浆岩形成期间结晶形成的。
月海武岩中的二氧化硅微粉矿物大多是方石英,体积达到5%,几乎没有石英矿物,只有细晶状月海玄武岩中存在少量的石英矿物,这些方石英具有典型的双晶结构,在熔浆冷却过程中从高温到低温条件形成的方石英此外,在一些粗晶状月海玄武岩中,方石英和鳞片英也同时存在,但从结构特征来看,方石英是由鳞片英转变的,因为鳞片英一般镶嵌在不规则的粒子之间。
理化性质
物理性质
沙子的主要成分是二氧化硅微粉沙子的主要成分是二氧化硅微粉,二氧化硅又称硅石,化学SiO沙子。自然界有结晶二氧化硅微粉和无定形二氧化硅两种。晶体二氧化硅因晶体结构不同,分为石英、鳞石英和方石英三种。纯应时是无色晶体,大而透明的棱形应时被称为晶体。若含有微量杂质的水晶带有不同颜色,有紫水晶、茶晶等。普通的砂是细小的石英晶体,有黄砂(较多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中,硅原子的4个价电子与4个氧原子形成4个共价键,硅原子位于正四面体的中心,4个氧原子位于正四面体的4个顶角上,SiO₂是表示组成的简式,仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个数之比。二氧化硅是原子晶体。
自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强。不溶于水。
化学性质
化学性质比较稳定。不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(热浓磷酸除外)。
常见的浓磷酸(或者说焦磷酸)在高温下即可腐蚀二氧化硅,生成杂多酸[2],高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐蚀二氧化硅,鉴于此性质,硼酸盐可以用于陶瓷烧制中的助熔剂,除此之外氟化氢也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O
一般来说,二氧化硅不与水反应,即与水接触不产生硅酸,但二氧化硅被人为定义为硅酸的酸酐。
二氧化硅结构在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶速率很低,可以忽略不计。尽管熔融石英不是长范围有序,但它却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于四面体的顶点上。多面体中心是一个硅原子。
这样,每4个氧原子近似共价键合到硅原子,满足了硅的化合价外壳。如果每个氧原子是两个多面体的一部分,则氧的化合价也被满足,结果就成了称为石英的规则的晶体结构。
在熔融的应时中,一些氧原子变成氧桥,与两个硅原子结合。某些氧原子没有氧桥,只和一个硅原子键合。
可以认为热生长二氧化硅微粉主要是由任意方向的多面体网络组成的。与厌氧桥相比,氧桥越大,氧化层附着力越大,损伤倾向越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。