二氧化硅晶體

二氧化硅

所屬分類：冶金術語化學化學品各種化學名稱工業有機化合物機械生物化學生物化學術語電子

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二氧化硅是用作制造水玻璃、耐火材料、

光學玻璃、光導纖維、石英玻璃儀器的原

料，也可用于制超聲波元件、吸附劑等。

當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化

硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的

膠體凝固后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒

小于幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生

石英巖。空氣中若存在一定濃度的二氧化

硅粉粒時，會經人類呼吸進入肺部，引發

呼吸器官相關的疾病，例如塵肺癥。

目錄[隱藏]

?1性質介紹

?2結構構造

?3礦物介紹

?4測定介紹

?5應用領域

?6用途介紹

?7危害介紹

?8相關詞條

?9相關鏈接

二氧化硅-性質介紹

物理性質

二氧化硅粉末

二氧化硅又稱硅石，化學式SiO2。

自然界中存在有結晶二氧化硅和無

定形二氧化硅兩種。

結晶二氧化硅因晶體結構不同，分

為石英、鱗石英和方石英三種。純

石英為無色晶體，大而透明棱柱狀

的石英叫水晶。若含有微量雜質的

水晶帶有不同顏色，有紫水晶、茶

晶、墨晶等。普通的砂是細小的石

英晶體，有黃砂(較多的鐵雜質)和白

砂(雜質少、較純凈)。二氧化硅晶體

中，硅原子的4個價電子與4個氧

原子形成4個共價鍵，硅原子位于

正四面體的中心，4個氧原子位于正四面體的4個頂角上，整個晶體是一個巨型分子，SiO2

是表示組成的最簡式不表示單個二氧化硅分子，僅是表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數

之比。

SiO2中Si—O鍵的鍵能很高，熔點、沸點較高（熔點1723℃，沸點2230℃）。

自然界存在的硅藻土是無定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遺體，為白色固體或粉末狀，

多孔、質輕、松軟的固體，吸附性強

化學性質

二氧百合的花語 化硅是酸性氧化物、硅酸的酸酐。化學性質很穩定。不溶于水也不跟水反應，不跟一般

的酸起作用。能與氟化氫氣體或氫氟酸反應生成四氟化硅氣體。

SiO2+4HFSiF4↑+2H2O

有酸性氧化物的其它通性，高溫下能與堿(強堿溶液或熔化的堿)反應生成鹽和水。常溫下強

堿溶液與SiO2緩慢地作用生成相應的硅酸鹽。強堿溶液能腐蝕玻璃，故貯存強堿溶液的玻

璃瓶不能用磨口玻璃塞，若采用玻璃塞(玻璃中含SiO2)，會生成有粘性的硅酸鈉，將玻璃瓶

塞和瓶口粘結在一起。玻璃瓶內不能久放濃堿液。

高溫下二氧化硅與堿性氧化物或某些金屬的碳酸鹽共熔，生成硅酸鹽。SiO2+CaOCaSiO3（煉

鐵造渣）

將此高溫下熔融狀態的硅酸鈉降溫、冷卻，可得石英玻璃，它有良好的透過紫外線性能，可

作水銀燈罩、耐高溫的化學儀器、石英坩堝和光學儀器等。

二氧化硅-結構構造

沙狀二氧化硅

在大多數微電子工藝感興趣的溫度范圍內，二氧化硅的結晶率

低到可以被忽略。盡管熔融石英不是長范圍有序，但她卻表現

出短的有序結構，它的結構可認為是4個氧原子位于三角形多

面的腳上。多面體中心是一個硅原子。這樣，每4個氧原子近

似共價鍵合到硅原子，滿足了硅的化合價外殼。如果每個氧原

子是兩個多面體的一部分，則氧的化合價也被滿足，結果就成

了稱為石英的規則的晶體結構。在熔融石英中，某些氧原子，

成為氧橋位，與兩個硅原子鍵合。某些氧原子沒有氧橋，只和

一個硅原子鍵合。可以認為熱生長二氧化硅主要是由人以方向的多面體網絡組成的。與無氧

橋位相比，有氧橋的部分越大，氧化層的粘合力就越大，而且受損傷的傾向也越小。干氧氧

化層的有氧橋與無氧橋的比率遠大于濕氧氧化層。因此，可以認為，SiO2與其說是原子晶

體，卻更近似于離子晶體。氧原子與硅原子之間的價鍵向離子鍵過渡。

二氧化硅是制造玻璃、石英玻璃、水玻璃、光導纖維和耐火材料的原料。

當二氧化硅結晶完美時就是水晶；二氧化硅膠化脫水后就是瑪瑙；二氧化硅含水的膠體凝固

后就成為蛋白石；二氧化硅晶粒小于幾微米時，就組成玉髓、燧石、次生石英巖。

物理性質和化學性質均十分穩定的礦產資源，晶體屬三方晶系的氧化物礦物，即低溫石英（a-

石英），是石英族礦物中分布最廣的一個礦物種。廣義的石英還包括高溫石英（b-石英）。石

英塊又名硅石，主要是生產石英砂(又稱硅砂)的原料，也是石英耐火材料和燒制硅鐵的原料。

二氧化硅-礦物介紹

二氧化硅礦物

二氧化硅材料

二氧化硅礦物是指分子表達式相同（SiO2），但結構

有差異的礦物，這些礦物統稱為類質異像體，主要

包括石英、方石英和鱗石英。這些礦物在地球上主

要存于花崗巖、砂巖和黑硅巖中，而月球上幾乎缺

乏，主要原因是：化學成分演化上，月球形成一個

低硅、高鋁的月殼，高硅的花崗質巖石極為稀少；

月球在演化上缺乏像地球一樣有一個可以結晶出二

氧化硅礦物的水系和熱水體系。盡管二氧化硅礦物

在月球巖石上極為稀少，但對月球巖石的分類和成

因的研究具有重要的作用。

月球上的石英礦物最早是在幾塊類花崗巖碎處中發

現的，在霏細巖中同時也充填了不少方石英礦物，

從其微細結構和成分的分析表明，這些石英實際上

是由方石英變化過來的。后來在粗晶狀的月球花崗

巖碎塊中也發現有石英礦物，根據其同位素的分析

結果，這些礦物是41億年左右，在較深的環境下結

晶形成的，說明這些石英不是在巖漿巖形成期間結晶形成的。

月海武巖中的二氧化硅礦物絕大多數是方石英，體積百分數最多可達5％，幾乎沒有石英礦

物，只有在細晶狀月海玄武巖中才存在少量的石英礦物，這些方石英具有典型的雙晶結構表

明：在熔漿冷卻過程中，從高溫到低溫條件下形成的方石英都有。另外，在一些粗晶狀的月

海玄武巖中也同時存在方石英和鱗石英，但從結構特征看，方石英是由鱗石英轉變的，因為

鱗石英一般是鑲嵌在于不規則的顆粒之間。

二氧化硅-測定介紹

（一）動物膠凝聚重量法

試劑

無水碳酸鈉（固體）

鹽酸（比重1.19）1％動物膠水溶液

取1克動物膠溶于100毫升熱水中

（隨配隨用）。熱鹽酸洗液（5：95％）

操作步驟

精確稱取研細并在105-110℃干燥

過的試樣0.5-1克于鉑坩堝中，稱取

無水碳酸鈉約6-8倍試樣重，將2/3

加坩堝和試樣攪拌均勻，留下的無

二氧化硅抗結劑

醫用二氧化硅

水碳酸鈉鋪于混合物表面，蓋上坩堝蓋，開始用小火烘燒10-25分鐘，然后用大火灼燒30

分鐘。待其冷卻后，用熱水將熔融物洗入500毫升燒杯內，鉑坩堝用1：1稀鹽酸洗凈，洗

液并入燒杯，蓋好表面皿，徐徐加入比重1.拜佛燒香 19的濃鹽酸15-20毫升，將燒杯置于水浴上蒸

發至濕鹽狀，再加入10毫升濃鹽酸，放置過夜（如工作急需，在加入鹽酸后可加熱近沸，

稍冷，按下述手續進行）。將燒杯置于60-70℃水浴中，當杯中液體到達水浴的溫度時，加

入新鮮配制的1％動物膠溶液10毫升，同時用玻璃棒劇烈攪拌4-5分鐘，再在水浴中保溫

10分鐘。然后將燒杯取出，待其冷卻后用中速無灰濾紙過濾于250毫升容量瓶中，用5：95

熱鹽酸洗滌燒杯4-5次，并將二氧化硅沉淀及氯化鈉等鹽的晶體盡可能全部移入濾紙內。然

后用帶有橡皮頭的玻璃棒擦凈燒杯，將橡皮頭上所沾的沉淀用5：95熱鹽酸洗入濾紙上，沉

淀繼續用5：95的熱鹽酸溶液洗至接近無鐵離子（沉淀呈白色或洗液無黃色），最后用熱水

洗滌3-4次。

將濾液和洗液混勻，冷卻至室溫，用水稀釋至刻度搖勻，以備測定Al2O3、Fe2O3、TiO2、

MnO2、CaO、MgO等將濾紙連同沉淀置于已在900-1000℃灼燒至恒重的鉑坩堝中，先在酒

精燈上用小火將濾紙灰化至沉淀物為白色，然后在煤氣噴燈或酒精噴燈上灼燒30分鐘左右

（或放入高溫電爐中，逐漸升溫至900-950℃保溫30分鐘）。取出稍冷后，移入干燥器內，

冷卻至室溫后稱重，再灼燒至恒重。

（二）重量法與比色法聯用

試劑

鹽酸（比重1.19），硫酸（比重1.84），硝酸（比重1.42），氫氟酸（40％）10％氫氧化鈉溶

液取氫氧化鈉10克溶于水中，冷卻后稀釋至100毫升，混勻，移入塑料瓶中貯存。

硼酸1舊房子 0％酒石酸溶液將10克酒石酸溶于水中，稀釋至100毫升，混勻，移入塑料瓶中貯存。

對硝基苯酚指示劑取對硝基苯酚0.5克溶于100毫升乙醇中。8％鉬酸銨溶液稱取8克鉬酸

銨溶于100毫升水中，貯于塑料瓶中，過濾使用，如出現沉淀則不可使用。5％抗壞血酸溶

液取5克抗壞血酸溶于100毫升水中，貯存于塑料瓶中，一周后更換新鮮溶液。95％乙醇甲

醇2％氟化鉀溶液取氟化鉀2克溶于水中稀釋至100毫升（貯于塑料瓶中）。2％硼酸溶液取

硼酸2克溶于水中稀釋至100毫升。

二氧化硅貯備液（1毫升含0.5毫克二氧化硅）準確稱取在1000℃灼燒兩小時的二氧化硅

(99.99%)0.5克于鉑坩堝中，加入無水碳酸鈉5克拌勻，在1000℃中熔融5分鐘，取出冷卻。

在500毫升燒杯中，用沸水浸出，冷卻。移入1000毫升容量瓶中稀釋在至刻度，搖勻。二

氧化硅標準液（1毫升含0.01毫克二氧化硅）取上述貯備液10毫升，稀釋至500毫升容量

瓶中。

操作步驟

主量二氧化硅的測定：精確稱取105-110℃干燥過的試樣0.5-1克于鉑金坩堝中，加入4克

無水碳酸鈉，混勻，上面再覆蓋1克，置于高溫滬中，于1000℃熔融15-20分鐘，取出坩

堝，冷卻后移入瓷蒸發皿內。用少許鹽酸（1：1）洗凈坩堝蓋，蓋上表面皿，加開水20毫

升，鹽酸（1：1）30毫升，硫酸(1:1)10滴。待試樣分解后，用熱水洗凈坩堝，將瓷蒸發皿

移到沸水浴上，間歇攪拌，蒸發至干。用平頭玻璃棒小心壓碎結塊，再蒸至無鹽酸味，然后

移入恒溫箱內，于110℃保溫1小時，使其脫水完全。取出冷卻后，加入10毫升鹽酸（比

重1.19），在沸水浴上放置10分鐘，用中速定量濾紙過濾于500毫升容量瓶中，用1：19

熱鹽酸洗滌沉淀，并用帶有橡皮頭的玻璃棒擦凈蒸發皿，沖洗5次，使轉移完全。再用熱水

洗沉于無氯離子，大約6-8次即可。將沉淀移入鉑坩堝內，加蓋蓋好并留一條縫隙，先低溫

灰化，然后入入高溫爐內，1100℃灼燒半小時，稱至恒重（兩次稱重差≤0.0004g），加入少

許水潤濕已恒重的沉淀，加入5滴硫酸（1：1），10毫升氫氟酸（40％），先小火，然后逐

漸升溫至開始冒煙，取下冷卻，再加入2-3滴硫酸(1:1),10毫升氫氟酸，蒸發至白煙逸盡。

移入1100℃高溫爐中灼燒30分鐘，冷卻稱得。如殘渣超出10毫克，則分析無效，重新稱

樣測定。用1克焦硫酸鉀熔融殘渣，加入幾滴稀鹽酸浸取，加熱溶解后，洗入三液中，用水

稀釋至容量瓶刻度以備測定殘余二氧化硅和其他成分。

計算

主量二氧化硅按下生日邀請短信 式計算：式中SiO2(m1)一一脫水法測得的主量二氧化硅；M1一一沉淀與

坩堝重量，克；M2一一殘渣與坩堝重量，克；G一一稱取的試樣重量，克。濾液中殘余硅

的測定（淚羅江 鉬藍比色法）：準確吸取備用試液（分離二氧化硅后的濾液）10毫升于塑料杯中，

同時吸取一份空白濾液同樣操作。加入氟化鈉（2％）5毫升，混勻，放置10分鐘，加入硼

酸溶液（2％）5毫升，搖勻，加對硝基苯酚指示劑一滴，用氫氧化鈉逐滴中和至黃色，然

后用鹽酸(2N)中和至黃色消失，再過量5毫升，加鉬酸銨（8％）4毫升，乙醇8毫升，搖

勻，于20-40℃放置15分鐘，然后加入20毫升鹽酸（1：1），酒石酸（10％）5毫升，立即

加入抗壞血酸5毫升。移入100毫升容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻。從加還原劑開始計算，

1小時后，以蒸餾水為參比，在72型分光光度計上，于波長650納米，2厘米比色槽測定消

光值向日葵的作用 。減去空白，然后在標準曲線上查出相應量，計算出試樣及殘余硅的百分含量。

標準曲線的繪制：用滴定管分取標準硅溶液（每毫升含二氧化硅0.01毫克）3、5、7、9、

11、13毫升于塑料杯中，然后按上述操作方法操作。以消光值與相應濃度含量繪制標準曲

線。

殘余二氧化硅含量的計算：式中SiO2（m2）一一濾液中殘余SiO2的含量；A一一從標準

曲線中查出SiO2量，克G一一稱取試樣重量，克二氧化硅總量計算：SiO2（總）%=SiO2

（m1）%+SiO2（m2）%

二氧化硅-應用領域

玻璃

平板玻璃、浮法玻璃、玻璃制品（玻璃罐、玻璃

瓶、玻璃管等）、光學玻璃、玻璃纖維、玻璃儀

器、導電玻璃、玻璃布及防射線特種玻璃等的主

要原料

陶瓷及耐火材料

瓷器的胚料和釉料，窯爐用高硅磚、普通硅磚以

及碳化硅等的原料

冶金

硅金屬、硅鐵合金和硅鋁合金等的原料或添加劑、熔劑

建筑

混凝土、膠凝材料、筑路材料、人造大理石、水泥物理性能檢驗材料（即水泥標準砂）等

化工

硅化合物和水玻璃等的原料，硫酸塔的填充物，無定形二氧化硅微粉

機械

鑄造型砂的主要原料，研磨材料（噴砂、硬研磨紙、砂紙、砂布等）

電子

高純度金屬硅、通訊用光纖等

橡膠、塑料

填料（可提高耐磨性）

涂料

填料（可提高涂料的耐候性）

二氧化硅-用途介紹

二氧化硅

二氧化硅的用途很廣。自然界里比較稀少的教育書籍 水晶

可用以制造電子工業的重要部件、光學儀器和工

藝品。

二氧化硅是制造光導纖維的重要原料。一般較純

凈的石英，可用來制造石英玻璃。石英玻璃膨脹

系數很小，相當于。普通玻璃的1/18，能經受溫

度的劇變，耐酸性能好（除HF外），因此，石

英玻璃常用來制造耐高溫的化學儀器。石英砂常

用作玻璃原料和建筑材料。

從硅石獲得消光劑的方法很多，根據其制造工藝

主要可以分為兩類。一類是熱液法制造，生產的

二氧化硅形態相對較為松軟。用硅膠制造的產品

質地則較硬。經過處理后的兩類產品均可制成標

準的二氧化硅消光劑。處理過程是指使用有機

（石蠟）或無機材料對二氧化硅表面進行一定程

度的改性。與硅膠消光劑相比，處理過的二氧化

硅擁有不同的粒徑、粒徑分布和孔隙體積。熱液法消光劑在粒徑和分布方面也不同。未處理

與處理過的產品也有所不同。目前只有一種消光劑適應于特殊場合，該消光劑采用熱解法制

造，擁有很強的消光效率，且特別適用于水基涂料體系。

二氧化硅的消光效果相對較強，濃度較高時可能導致粘度升高。儲存過程中有沉淀的趨勢，

特別是未經處理的二氧化硅。為了避免積聚，我們可以使用石蠟或熱解法二氧化硅。該消光

劑能夠調節45、60和85方位的消光度。添加了二氧化硅消光劑的涂料可以進行罩涂。

所有這些都是‘stir-in’產品。

合成的硅酸鋁能部分替代二氧化鈦做為一種高質量增量劑使用，可應用于乳液底漆。該產物

在干燥的乳液漆膜中能表現出均衡的消光效果。在長油醇酸樹脂體系中可山藥銀耳羹 做為消光劑使用，

但必須與顏料和填料一起進行分散。除了在粉末涂料系統中，二氧化硅消光劑可應用于所有

的涂料。

二氧化硅-危害介紹

二氧化硅粉塵的危害

二氧化硅在日常生活、生產和科研等方面有著重要的用途，但有時也會對人體造成危害。

二氧化硅的粉塵極細，比表面積達到100m2/g以上（全自動F-Sorb2400氮吸附BET比表面

積測試儀），可以懸浮在空氣中，如果人長期吸入含有二氧化硅的粉塵，就會患硅肺病（因

硅舊稱為矽，硅肺舊稱為矽肺）。

二氧化硅——工業用途

硅肺是一種職業病，它的發生及嚴重程度，取決于公主圖片動漫圖片 空氣中粉塵的含量和粉塵中二氧化硅的含

量，以及與人的接觸時間等。長期在二氧化硅粉塵含量較高的地方，如采礦、翻砂、噴砂、

制陶瓷、制耐火材料等場所工作的人易患此病。

因此，在這些粉塵較多的工作場所，因采取嚴格的勞動保護措施，采用多種技術和設備控制

工作場所的粉塵含量，以保證工作人員的身體健康。

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