硅的化學性質及用途都有哪些

硅，作為一種非常重要的元素，在地殼中豐度高達27.7%，廣泛存在于巖石、砂礫和塵土中。作為單質的硅，其化學性質相當穩定，不溶于水和酸，也不與氧、氮、氯等氣體反應。然而，在特定條件下，硅單質仍表現出一些特殊的化學性質。

硅化學性質

硅原子的核外電子第一層有2個電子，第二層有8個電子，達到穩定態。最外層有4個電子即為價電子，它對硅原子的導電性等方面起著主導作用。

正因為硅原子有如此結構，所以有其一些特殊的性質：最外層的4個價電子讓硅原子處于亞穩定結構，這些價電子使硅原子相互之間以共價鍵結合，由于共價鍵比較結實，硅具有較高的熔點和密度；化學性質比較穩定，常溫下很難與其他物質（除氟化氫和堿液以外）發生反應；硅晶體中沒有明顯的自由電子，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。

加熱下能同單質的鹵素、氮、碳等非金屬作用，也能同某些金屬如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般無機酸中，可溶于堿溶液中，并有氫氣放出，形成相應的堿金屬硅酸鹽溶液，于赤熱溫度下，與水蒸氣能發生作用。

(1)常溫時，硅的化學性質不活潑，不能與硫酸、硝酸等反應，但能跟F2反應：

硅化學方程式

Si＋2F2＝SiF4；

(2) 非金屬單質一般不跟非氧化性酸作用，但Si能跟HF作用：

Si＋4HF＝SiF4↑＋2H2↑。

(3) 非金屬單質跟堿作用一般無H2放出，但Si能跟強堿溶液作用放出H2：

Si＋2NaOH＋H2O＝Na2SiO3＋2H2↑。

(4) 還原性

在加熱條件下，硅能與Cl2、O2、C等反應,反應的化學方程式為

Si＋O2 ＝＝SiO2。

Si＋2Cl2＝＝SiCl4

Si＋C＝高溫＝SiC

硅的用途

1. 微電子工業：硅單質是制造半導體器件和集成電路的關鍵材料，如晶體管、太陽能電池、電腦芯片等。

2. 建筑材料：硅單質與氧化鈣、氧化鋁等材料反應，生成硅酸鹽產品，如水泥、陶瓷、磚瓦等。

3. 光伏產業：硅單質是太陽能電池板的核心材料，通過光生伏特效應將太陽能轉化為電能。

4. 化工原料：硅單質是合成有機硅化合物的基礎，有機硅化合物廣泛應用于潤滑劑、密封劑、粘合劑、涂料、塑料等領域。

5. 金屬冶煉：硅單質作為還原劑，在冶金工業中用于提煉難熔金屬，如鐵、銅、鋁等。

6. 精密鑄造：硅單質與氧化硅反應生成的硅酸鹽熔點高，流動性好，適用于精密鑄造工藝。

7. 紡織品處理：硅單質氧化物形成的硅酸鹽具有優良的耐熱性和耐候性，可用于紡織品處理，提高織物的防水、防污、抗紫外線性能。

8. 玻璃和光學元件：硅單質是制造光學玻璃和光纖的重要原料，具有良好的透光性和折射率。

9. 精細化工：硅單質在化妝品、藥品、食品等領域也有廣泛應用，如硅油、硅膠等。

10. 航空航天：硅單質及其化合物在航空航天領域也有應用，如高溫結構材料、防熱涂層等。