第1节 硅 无机非金属材料

一. 教学目的

　1、掌握硅及二氧化硅的重要性质，了解其应用。

　2、体会物质的性质与材料性能的密切关系。

　3、认识新材料的开发对人类生产、生活的重要影响。

二. 教学重点、难点

　　硅及二氧化硅的性质

三. 教学过程

（一）导体材料与单质硅

　1、半导体材料

半导体材料特指导电能力介于导体和绝缘体之间的一类材料。最早使用的半导体材料是锗，但因其含量低，提炼工艺复杂，价格昂贵，而不适合广泛使用。目前广泛使用的半导体材料是硅元素，在地壳中含量居第二位，该元素全部以化合态存在于自然界中，储量丰富。常见的有晶体硅和无定形硅等形式存在。

　2、单质硅

（1）物理性质：单质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅呈灰黑色，有金属光泽，硬而脆，熔点很高（1410℃），是良好的半导体材料。

（2）化学性质: 常温下不活泼，只与F2 及HF 和强碱反应。在加热时纯硅与某些非金属单质发生反应。

Si + 2F2 ＝SiF4

Si + 4HF ＝ SiF4 ↑+ 2H2 ↑

Si+ 2NaOH + H2O ＝ Na2SiO3 +2 H2 ↑

Si+ O2 SiO2 Si + 2Cl2 SiCl4

　　（3）硅的制备

　　由于自然界中没有单质硅的存在，因此我们使用的硅，都是从它的化合物中提取的。在工业上，用碳在高温下还原二氧化硅的方法可制得含有少量杂质的粗硅，将粗硅提纯后，可以得到半导体材料的高纯硅。

制粗硅： SiO2 + 2C Si + 2CO ↑

制高纯硅： Si + 2Cl2 SiCl4 SiCl4 + 2H2 Si + 4HCl

　　（4）硅的用途：

硅可用来制造集成电路，太阳能电池，硅整流器等。硅合金可用来制造变压器铁芯，耐酸设备等。

　　思考：判断下列说法是否正确：

　　① 非金属单质不能与碱液反应放出氢气

　　② 非氧化性酸不能与非金属单质反应

　　③ 自然界中含大量的硅单质，其含量仅次于氧

　　（解答：① × ② × ③ × ）

（二）二氧化硅与光导纤维

1、二氧化硅的存在