矽元素

矽元素，原子序數14，原子量28.0855， 矽有晶態和無定形兩種形式。晶態矽具有金剛石晶格，硬而脆，熔點1410°C，沸點2355°C，密度2.32～2.34克/厘米3,硬度為7。無定形矽是一種灰黑色粉末，實際是微晶體。晶態矽的電導率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有明顯的半導體性質。

基本介紹

• 中文名：矽
• 外文名：silicon
• 類別：非金屬單質
• 化學式：Si
• 顏色：灰黑色
• 光澤：有明顯的金屬光澤
• 透明度：不透明
• 硬度：7
• 晶體慣態：晶體   無定型
• 礦物密度：2.33g/cm3
• 比重：2.33(18℃)
• 溶解度：低
• 套用：半導體材料，配製合金
• 分布：主要以二氧化矽和矽酸鹽的形式出現在地殼中
• 原子量：28.0855
• 熔點：1410°C
• 沸點：2355°C
• 電阻率：2140Ω.m
• 特殊：親氧元素
• 液體密度：2.42g/cm3

矽元素

矽，原子序數14，原子量28.0855， 矽有晶態和無定形兩種形式。晶態矽具有金剛石晶格，硬而脆，熔點1410°C，沸點2355°C，密度2.32～2.34克/厘米³,硬度為7。無定形矽是一種灰黑色粉末，實際是微晶體。晶態矽的電導率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有明顯的半導體性質。

單質矽

矽在常溫下不活潑，與空氣、水和酸等沒有明顯作用；在加熱下，能與鹵素反應生成四鹵化矽；650°C，時矽開始與氧完全反應；矽單質在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質反應；矽可間接生成一系列矽的氫化物；矽還能與鈣、鎂、鐵等化合，生成金屬矽化物。

超純的單晶矽可作半導體材料。粗的單晶矽及其金屬互化物組成的合金，常被用來增強鋁、鎂、銅等金屬的強度。

矽的用途

①高純的單晶矽是重要的半導體材料。在單晶矽中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型矽半導體；摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導體結合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。另外廣泛套用的二極體、三極體、晶閘管和各種積體電路（包括計算機內的晶片基板和CPU)都是用矽做的原材料。

②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結，製成金屬陶瓷複合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優點，又彌補了兩者的先天缺陷。 可套用于軍事武器的製造第一架太空梭“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時摩擦產生的高溫，全靠它那三萬一千塊矽瓦拼砌成的外殼。

③光導纖維通信，最新的現代通信手段。用純二氧化矽拉制出高透明度的玻璃纖維，雷射在玻璃纖維的通路里，無數次的全反射向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭髮絲那么細的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會使 21世紀人類的生活發生革命性巨變。

④性能優異的矽有機化合物。例如有機矽塑膠是極好的防水塗布材料。在地下鐵道四壁噴塗有機矽，可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表，塗一層薄薄的有機矽塑膠，可以防止青苔滋生，抵擋風吹雨淋和風化。天安門廣場上的人民英雄紀念碑，便是經過有機矽塑膠處理表面的，因此永遠潔白、清新。

有機矽化合物，是指含有Si-O鍵、且至少有一個有機基是直接與矽原子相連的化合物，習慣上也常把那些通過氧、硫、氮等使有機基與矽原子相連線的化合物也當作有機矽化合物。其中，以矽氧鍵（-Si-0-Si-）為骨架組成的聚矽氧烷，是有機矽化合物中為數最多，研究最深、套用最廣的一類，約占總用量的90%以上。

有機矽結構

1） Si原子上充足的甲基將高能量的聚矽氧烷主鏈禁止起來；

（2） C-H無極性，使分子間相互作用力十分微弱；

（3） Si-O鍵長較長，Si-O-Si鍵鍵角大。

（4） Si-O鍵是具有50%離子鍵特徵的共價鍵（共價鍵具有方向性，離子鍵無方向性）。

由於有機矽獨特的結構，兼備了無機材料與有機材料的性能，具有表面張力低、粘溫係數小、壓縮性高、氣體滲透性高等基本性質，並具有耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩定性、耐候性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味以及生理惰性等優異特性，廣泛套用於航空航天、電子電氣、建築、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫療等行業，其中有機矽主要套用於密封、粘合、潤滑、塗層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充等。隨著有機矽數量和品種的持續增長，套用領域不斷拓寬，形成化工新材料界獨樹一幟的重要產品體系，許多品種是其他化學品無法替代而又必不可少的。

有機矽材料按其形態的不同，可分為：矽烷偶聯劑（有機矽化學試劑）、矽油（矽脂、矽乳液、矽表面活性劑）、高溫硫化矽橡膠、液體矽橡膠、矽樹脂、複合物等。

金屬矽

定義：金屬矽又稱結晶矽或工業矽，其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。 矽是非金屬元素，呈灰色，有金屬色澤，性硬且脆。矽的含量約占地殼質量的26%；原子量為28.80；密度為2.33g/m3；熔點為1410C；沸點為2355C；電阻率為2140Ω.m。

金屬矽的牌號：按照金屬矽中鐵、鋁、鈣的含量，可把金屬矽分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。

金屬矽的附加產品:包括矽微粉,邊皮矽，黑皮矽，金屬矽渣等。其中矽微粉也稱矽粉、微矽粉或矽灰，它廣泛套用於耐火材料和混凝土行業。

金屬矽的用途：金屬矽（Si）是工業提純的單質矽，主要用於生產有機矽、製取高純度的半導體材料以及配製有特殊用途的合金等。

（1）生產矽橡膠、矽樹脂、矽油等有機矽。

矽橡膠彈性好，耐高溫，用於製作醫療用品、耐高溫墊圈等。

矽樹脂用於生產絕緣漆、高溫塗料等。

矽油是一種油狀物，其粘度受溫度的影響很小，用於生產高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等，還可加工成無色透明的液體，作為高級防水劑噴塗在建築物表面。

（2）製造高純半導體

現代化大型積體電路幾乎都是用高純度金屬矽製成的，而且高純度金屬矽還是生產光纖的主要原料，可以說金屬矽已成為資訊時代的基礎支柱產業。

（3）配製合金

矽鋁合金是用量最大的矽合金。矽鋁合金是一種強複合脫氧劑，在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率，並可淨化鋼液，提高鋼材質量。矽鋁合金密度小，熱膨脹係數低，鑄造性能和抗磨性能好，用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊衝擊能力和很好的高壓緻密性，可大大提高使用壽命，常用其生產航天飛行器和汽車零部件。

矽銅合金具有良好的焊接性能，且在受到衝擊時不易產生火花，具有防爆功能，可用於製作儲罐。

鋼中加入矽製成矽鋼片，能大大改善鋼的導磁性，降低磁滯和渦流損失，可用其製造變壓器和電機的鐵芯，提高變壓器和電機的性能。

隨著科學技術的發展，金屬矽的套用領域還將進一步擴大。

金屬矽的主要產區:金屬矽主要分布在西南地區的雲南，四川，貴州，廣西，華中的湖南，湖北，華東的福建地區，東北地區主要是黑龍江的黑河，臨江地帶，吉林和遼寧，內蒙古，其中陝西青海等地也有廠家生產。