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一、晶体硅:
单质硅是比较活泼的一种非金属元素,它能和96种稳定元素中的64种元素形成化合物。硅的主要用途是取决于它的半导性。
硅材料是当前最重要的半导材料。目前世界年产量约为3×106kg。一个直径75mm的硅片,可集成几万至几十万甚至几百万个元件,形成了微电子学,从而出现了微型计算机、微处理机等。由于当前信息工程的发展,硅主要用于微电子技术。以硅晶闸管为主的电力半导体器件,元件越做越大,与硅晶体管相比集成电路正相反,在直径为75mm的硅片上,只做一个能承受几kA电流和几kV电压的元件,这种元件渗透到电子、电力、控制3个领域就形成了一门新学科——电力电子学。
为适应大规模集成电路的发展、单晶硅正向大直径、高纯度、高均匀性,无缺陷方向发展。最大硅片直径已达150mm,实验室的高纯硅接近理论极限纯度。
目前常用的太阳能电池是硅电池。如果在1平方米面积上铺满硅太阳电池,就可以得到100W电力。单晶硅太阳能电池的性能稳定,转换效率高,体积小,重量轻,很适合作太空航天器上的电源。美国的大型航天器——太空实验室上就安装有4块太阳能电池帆板,它们是由147840块8平方厘米大小的单晶硅太阳能电池排列组成的,发电功率大约为12KW。
晶体硅包括单晶硅和多晶硅,晶体硅的制备方法大致是先用碳还原SiO2成为Si,用HCl反应再提纯获得更高纯度多晶硅,单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。硅的单晶体具有基本完整的点阵结构的晶体。不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。用于制造半导体器件、太阳能电池等。用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。 熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核,如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒,则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。 单晶硅具有准金属的物理性质,有较弱的导电性,其电导率随温度的升高而增加,有显著的半导电性。超纯的单晶硅是本征半导体。在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素,如硼可提高其导电的程度,而形成p型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素,如磷或砷也可提高导电程度,形成n型硅半导体。 单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅,然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅。单晶硅主要用于制作半导体元件。
二、二氧化硅
性质:SiO2又称硅石。在自然界分布很广,如石英、石英砂等。白色或无色,含铁量较高的是淡黄色。密度2.2 ~2.66.熔点1670℃(鳞石英);1710℃(方石英)。沸点2230℃。不溶于水微溶于酸,微粒时能与熔融和碱类起作用。用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、硅铁、型砂、单质硅等。 silicon dioxide CAS号:7631-86-9分子形状:四方晶系 摩尔质量:60.1 g mol-1 化学式SiO2,式量60.08。
也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。从地面往下16千米几乎65%为二氧化硅的矿石。天然的二氧化硅分为晶态和无定形两大类,晶态二氧化硅主要存在于石英矿中。纯石英为无色晶体,大而透明的棱柱状石英为水晶。二氧化硅是硅原子跟四个氧原子形成的四面体结构的原子晶体,整个晶体又可以看作是一个巨大分子,SiO2是最简式,并不表示单个分子。密度2.32g/cm3,熔点1723±5℃,沸点2230℃。
无定形二氧化硅为白色固体或粉末。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的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、氟化氢和氢氟酸以外的卤素、卤化氢和氢卤素以及硫酸、硝酸、高氯酸作用。氟化氢(氢氟酸)是唯一可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:测其二氧化硅的比表面积,则使用全自动BET比表面积测试仪F-Sorb 2400 。 SiO2 + 4HF = SiF4↑ + 2H2O 二氧化硅与碱性氧化物 SiO2 + CaO =(高温) CaSiO3 二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液: SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O (盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞) 在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原: SiO2+2C=Si+2CO↑ 二氧化硅结构 在大多数微电子工艺感兴趣的温度范围内,二氧化硅的结晶率低到可以被忽略。
尽管熔融石英不是长范围有序,但她却表现出短的有序结构,它的结构可认为是4个氧原子位于三角形多面的脚上。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。在熔融石英中,某些氧原子,成为氧桥位,与两个硅原子键合。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主要是由人以方向的多面体网络组成的。与无氧桥位相比,有氧桥的部分越大,氧化层的粘合力就越大,而且受损伤的倾向也越小。干氧氧化层的有氧桥与无氧桥的比率远大于湿氧氧化层。因此,可以认为,SiO2与其说是原子晶体,却更近似于离子晶体。氧原子与硅原子之间的价键向离子键过渡。
二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光导纤维和耐火材料的原料。 当二氧化硅结晶完美时就是水晶;二氧化硅胶化脱水后就是玛瑙;二氧化硅含水的胶体凝固后就成为蛋白石;二氧化硅晶粒小于几微米时,就组成玉髓、燧石、次生石英岩。 物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源,晶体属三方晶系的氧化物矿物,即低温石英(a-石英),是石英族矿物中分布最广的一个矿物种。广义的石英还包括高温石英(b-石英)。石英块又名硅石, 主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料, 也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。
silicate minerals 一类由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物。在自然界分布极广,是构成地壳、上地幔的主要矿物,估计占整个地壳的90%以上;在石陨石和月岩中的含量也很丰富。已知的约有800个矿物种,约占矿物种总数的1/4。许多硅酸盐矿物如石棉、云母、滑石、高岭石、蒙脱石、沸石等是重要的非金属矿物原料和材料。有的是提取金属钾、铝和稀有金属锂、铍、锆、铷、铯等的主要矿石矿物,如霞石、锂云母、绿柱石、锆石、天河石等。还有不少硅酸盐矿物如祖母绿、海蓝宝石、翡翠等都是珍贵的宝石矿物。
化学组成的特点: 组成硅酸盐矿物的元素达40余种。其中除了构成硅酸根所必不可少的Si和O以外,作为金属阳离子存在的主要是惰性气体型离子(如Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+等)和部分过渡型离子(如Fe2+、Fe3+、Mn2+、Mn3+、Cr3+、Ti3+等)的元素,铜型离子(如Cu+、Zn2+、Pb2+、Sn4+等)的元素较少见 。此外 ,还有 (OH)-、O2-、F-、C1-、[CO3 ]2-、[SO4] 2-等以附加阴离子的形式存在。在硅酸盐矿物的化学组成中广泛存在着类质同象替代,除金属阳离子间的替代非常普遍外,经常有Al3+、同时有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+,从而分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。此外,少数情况下还可能有(OH)-替代硅酸根中的O2-。
98~99纯度低了点 生产价值不大,只能用作填料,建材,粗制石英砂等 99.0%的才能算石英砂 而要有工业价值,必须99.5%的才能算中等纯度石英砂的级别 相对能够卖到比较高的价格,约150左右每吨 事实上石英砂一直是供大于求的 但是高纯度的石英砂
河北玻璃厂收硅石。根据查询相关资料信息:河北省石家庄赞皇县于地村大量收购硅石,硅石主要用于冶金工业用的酸性耐火砖,纯硅石可作石英玻璃或提炼单晶硅。
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二氧化硅粉控油因子的作用是润滑。
因为二氧化硅对皮肤的作用最明显的就是润滑,化妆品中含有适量的二氧化硅对皮肤也是有一定作用的。但是,不可避免的是二氧化硅是一种不能长期接触的物质,很多人因从事与之相关的工作而形成职业病,比如尘肺病,是一种可预防但不可治愈的疾病。
二氧化硅也叫硅石,是一种坚硬难溶的固体。它常以石英、鳞石英、方石英三种变体出现。二氧化硅在日常生活、生产和科研等方面有着重要的用途,但有时也会对人体造成危害。虽然二氧化硅无毒,但并不是说他绝对无害。
二氧化硅粉尘吸入会导致矽肺,因为他不能被肺脏吸收,只能沉积,最后会导致肺脏纤维化,无法吸收氧气,最终导致窒息。这是一种非常严重的职业病,高发于缺乏必要防护的矿山、采石场、水泥行业等。此病目前没有非常有效的治疗措施,只能控制发展。
石英砂岩的构造
(1)构成砂岩峰林的地层为中泥盆统云台观组和上泥盆统黄家磴地,岩性为巨厚层或厚层石英岩状砂岩夹薄层粉砂岩等,其石英含量高达90%以上,且其胶结物多为铁质、硅质等,石英和铁、硅质胶结物的化学性质在表生环境下十分稳定,具较强的抗蚀性,另一方面,由于它具有坚硬的物质特性,构成峰柱的坚固的基座。而黄家磴组顶部铁质胶结的紫红色厚层石英砂岩(鲕状铁矿层)组成峰顶的顶盖,就象给峰柱戴上了坚固的安全帽,形成名副其实的“铁帽”。所有这些,都是石英砂岩峰林地貌得以形成并保存至今的物质基础,在巨厚层石英砂岩中,存在着若干层薄层粉砂质软弱层,因其抗风化侵蚀的能力软弱,易于风化剥蚀。软弱层的存在,一方面降低了峰柱的坚固程度,但同时也有利于单个峰柱的雕塑造型,形成众多栩栩如生的拟人拟物的造型地貌。
(2)高角度裂隙的发育,是砂岩峰林地貌形成的必要条件。本区属典型的地台型构造。巨厚层石英砂岩、由于抗剪强度低,加之产状平缓,共轭垂裂特别发育,经历多次构造运动,导致区内不同方向、不同性质、不同规模的断裂或裂隙纵横交错,为日后的外营力地质作用开辟了道路。
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