4-4 何谓工业硅?
工业硅是生产多晶硅的原料,与多晶硅一样,也是单质硅,因此,工业硅的物理化学性质与多晶硅基本相同。其密度2.4g/cm3,熔点1420℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有光泽,有半导体性质。
硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧气等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于制造合金如硅铁、硅钢等。
硅是地球上储藏最丰富的元素之一,在自然界分布极广,它是构成矿物与岩石的主要元素。在自然界硅无游离状态,都存在于化合物中。硅的化合物主要是二氧化硅(硅石)和硅酸盐。例如,花岗岩是由石英、长石、云母混合组成的,石英即是二氧化硅的一种形式,长石和云母是硅酸盐。砂子和砂岩是不纯硅石的变体,是天然硅酸盐岩石风化后的产物。硅约占地壳总量的27.72%,其丰度仅次于氧。
造房子用的砖、瓦、砂石、水泥、玻璃,吃饭、喝水用的瓷碗、水杯,洗脸间的洁具,它们看上去截然不同,其实主要成分都是硅的化合物。虽然人们早在远古时代便使用硅的化合物黏土制造陶器,但直到1823年,瑞典化学家贝采利乌斯才首次分离出硅元素,将硅在氧气中燃烧生成二氧化硅,确定硅为一种元素。
硅是一种重要的半导体材料,掺微量杂质的硅单晶可用来制造大功率晶体管、整流器和太阳能光伏电池等。二氧化硅(硅石)是最普遍的化合物,在自然界中分布极广,构成各种矿物和岩石。最重要的晶体硅石是石英。大而透明的石英晶体称为水晶,黑色几乎不透明的石英晶体称为墨晶。石英的莫氏硬度为7。石英玻璃能透过紫外线,可以用来制造汞蒸气紫外线灯和光学仪器。自然界中还有无定形的硅,称为硅藻土,常用于甘油炸药(硝化甘油)的吸附体,也可作为绝热、隔声材料。普通的砂子是制造玻璃、陶瓷、水泥和耐火材料等的原料。硅酸干燥脱水后的产物为硅胶,它有很强的吸附能力,能吸收各种气体,因此常用来作为吸附剂、干燥剂和部分催化剂的载体。
多晶硅的原料就是硅。但这种硅不是天然形成的,是经过工业方法制取的,而且又用于工业生产中,因此称为工业硅。