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二氧化矽(Silicon dioxide)的性質

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二氧化矽(Silicon dioxide)的性質
高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽:自然界存在的二氧化矽稱為矽石,約佔地殼總質量的21%。二氧化矽分為晶態和無定形態兩大類。晶態的二氧化矽主要存在於石英礦中,常以石英、鱗石英(tridymite)和方石英(cristobalite)三種變體形式出現。某些石英礦有特殊的名稱,如大而透明的石英晶體叫水晶;紫水晶、瑪瑙和碧玉都是含雜質的有色晶體。砂子也是混有雜質的石英細粒。矽藻土和蛋白石則是無定型二氧化矽礦石,它們都是含不定量結晶水的二氧化矽SiO2∙nH2O。SiO2通過Si-O鍵形成三維網格的原子晶體。

在此晶體中,每個Si原子採取sp3混成,以4個共價鍵與4個氧原子結合形成SiO4四面體,而許多四面體又以端點的氧原子相連而成一立體結構,即每個氧原子為兩個四面體所共用。因此,整體來看,二氧化矽的簡式為SiO2,但不像CO2為分子式。
  SiO2的結構與性質與CO2不同。在常溫常壓下,SiO2為固體,屬共價網狀固體,且Si-O的鍵能很高,所以石英的硬度大,熔點高。CO2則為氣體,為分子狀態。
二氧化矽的化學性質: 二氧化矽的化學性質不活潑,在高溫下不能被H2還原,只能被碳、鎂或鋁還原:SiO2+2C→Si+2CO(3000℃);SiO2+2Mg → Si+2MgO,除F2、HF外,SiO2不與其他鹵素的酸類作用。SiO2遇HF氣體或溶液,將生成SiF4或易溶於水的氟矽酸:SiO2+4HF(g) → SiF4+2H2O 或 SiO2+6HF(aq) → H2SiF6 + 2H2O,二氧化矽為酸性氧化物, 它能溶於熱的強鹼溶液,或溶於熔融的碳酸鈉中,生成可溶性的矽酸鹽:SiO2 +2NaOH → Na2SiO3 + H2O SiO2+Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2 ,玻璃的主要成份是SiO2,所以玻璃能被鹼腐蝕。

請參閱二氧化矽(Silicon dioxide)的用途閱讀

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