所在的位置: 黏土 >> 黏土资源 >> 杂说生活中的硅

杂说生活中的硅

做家系山东大学化学业余教学。

咱们糊口在地球上,地球的固体表层是地壳。地壳中的元素有九十来种,而其原料有不到一半是由氧元素供给的,超越四分之一是硅元素,也便是说,地壳中原料的差未几四分之三是硅、氧两种元素,用当前时兴的说法,两者真是“独霸的寡头”了。假若再加之第三位的8%的铝,那就占了百分之八十多。这三种元素也是造成岩石的紧要部份。咱们就糊口在如此紧要由氧、硅、铝构成的一个地壳的表面。

自然,地壳其余尚有5%的铁、3%多的钙、以及2.5%多一点的钠、2.5%欠一点的钾以及2%的镁。上述8种元素占地壳总原料的98%,而其他的80多种元素加起来还不到地壳原料的2%。

为甚么先要说这些呢?便是要强调硅和氧在人类糊口处境中的无可比拟的紧急性。

硅是元素周期表上的第14号元素,属第四族。它的核外有14个电子,个中10个是内层电子,不参加化学键,4个是价电子,也许与其它原子造成4个化学键。最紧急也是至多的键是硅氧键,每一个硅原子与四个氧原子贯通,呈正四周体状,硅位于正四周体的重心,而每一个氧原子则与两个硅原子相接,如此造成一个“庞大”的硅氧四周体的晶体。这是一个原子晶体。如此的晶体便是石英。对比干净的无色晶莹的石英晶体是水晶。

铝与氧也造成铝氧四周体构造,不过,铝的价电子惟有三个,如此的铝氧四周体构造就要带一个负电荷,需求镶嵌进钾、钠之类的金属正离子。

以硅氧四周体和铝氧四周体构造为主,造成了地壳中最浩大的各样岩石。岩石风化了,造成了砂子、粘土等。又经历亿万年植物和微生物的影响,造成了泥土。岩石、砂子、粘土、泥土,都紧要由硅铝氧造成。

万万年以来,咱们人类在泥土上栽种农事、蔬菜、树木,操纵泥土上成长的草豢养牛羊,在地盘上兴修咱们的乡里。

几千年以来,咱们操纵粘土烧制砖瓦,兴办房舍。近二百多年来,咱们又烧制了水泥,使得房舍的原料有了质的改革。

咱们用石英砂和纯碱等材料烧制了玻璃,使房舍变得豁亮。

如此,咱们无时无刻不糊口在紧要由硅氧铝元素构成的地盘上。而咱们在大普遍光阴里糊口的空间也便是房舍里,高低左右前先后后,都紧要由硅氧铝元素所造成。

咱们的前辈,操纵粘土烧制了陶器,这是人类进展汗青上的一件大事。有了陶器,人们也许储备水,人们也许烧煮食物,分外是也许烧煮植物的种子也便是食粮,使得这些食粮也许被人类消化,汲取其养分。陶器的创造令人有了假寓和进展农业的前提。而材料取舍的改革以及烧制温度的抬高,又造成了磁器。从餐具到洁具,优良的陶磁工具于今都是咱们每一个家庭不成缺乏的糊口工具。

上头所说的这些,从砖瓦、水泥到陶瓷、玻璃,都是所谓保守的硅酸盐产业成品。这些产物都是咱们一天也离不开的。

石英一类的硅氧化合物中,由于硅原子和氧原子的比例是1:2,人们常常称之为二氧化硅。与二氧化碳等小分子不同,在石英晶体中,并不存在二氧化硅分子,而是许很多多硅原子和氧原子构成的原子晶体。

由于硅原子和氧原子造成的化学键很强固,二氧化硅的化学性质不活跃。如此,咱们也许用玻璃瓶来艳服很多种化学方剂。

假若咱们吃进了含有砂子的食物(这在往日的食物中是常有的事件),咱们的消化系统也不会消化这些砂子,它们会被纹丝不动地排出体外。

假若人们在呼吸时,吸进了含有二氧化硅粉末的空气,除了咱们的鼻毛等也许反对一些外,有些较细的粉末会加入人们的肺泡。这些化学性质分外安稳的粉尘就会留着肺泡内,日久天永与日俱增,就会阻塞肺泡,拦阻肺泡中氧气和二氧化碳的交换。这便是硅肺病。往日在含二氧化硅粉尘大的处事处境中处事,对身材的爱护不好,就会引发如此的行状病。

硅元素的拉丁文是silicium,往日曾经音译为矽,以是硅肺病往日称为矽肺病。

对于硅元素的翻译,华夏人末了音译为矽。日自己翻译为硅。“百度百科”在硅字条上说中华民国初有人音译为硅,发音为xi。不知依据安在。然则中华民国初出书的《中华大字典》以矽为主字条,在“矽”字条中说“化学原质之一。或译硅。”而在硅字条中则直接说“日本谓矽为硅素”。这理应是对比威望的说法。解释silicium的翻译成硅,理应与很多学术词语的翻译相同,直接把日语中的汉字搬过来了。硅化、硅貭、硅孔雀石等都是正常日语字典上的辞汇。

把silicium翻译成硅看来是较早的翻译。日语中硅的读音为けい(kei),与日语圭的读音相同。即使前人也有一个硅字,《广韵》有纪录,《正字通》说硅是“砉字之讹”。砉是一个象声字,音hua1,或huo1(从来是入声)。这与把silicium翻译成的硅不管在读音仍是留心义上都毫无类似之处。于是,硅理应被以为这天自己新造的汉字,用来意译拉丁语silicium。

中华民国期间,silicium音译为矽,音xi阴平声,然则,相同发音的化学元素尚有“锡”和“硒”,并且二氧化矽、二氧化锡和二氧化硒都是罕见的化合物称号,在言语交换中极易混淆,很不便利。以是在岁月,负责核定科技称号的华夏科学院就把silicium正式定译名为硅,音gui阴平声。这是很好的事件。

对于科学称号的核定和更动,工贸易、医学和药学方面老是对比“拖后腿”,改起来很慢。如不少人于今依然把硅肺病说矽肺病,把柠檬酸说成枸橼酸等等。

电磁效应是当代社会最紧急的一种物理效应。电能和磁能的互相变化,令人们也许发电,也也许操纵电能做功即电动机。这类变化都需求经过导电线构成的线圈,而线圈中央则需求有具备铁磁性的材料。这类铁磁性的材料最先用铁。咱们在小学的课程中就懂得了电磁铁,在一个铁钉上绕上包有绝缘层的导线,成为一个线圈,就做成了一个电磁铁。通上电,电磁铁就有磁性也许吸引住铁成品;一断电,磁性就消逝了。然则,咱们也发觉,刚断开电源时,铁钉依然会有一点磁性,或许说,铁芯(这边便是铁钉)上的磁性在电源断开后会多“淹留”片时儿,人们称之为“磁滞”。磁滞与铁芯的性质相干,不同成份材料做成的铁芯,其磁滞的巨细也有不同。

在电动机和变压器中,由于电流的巨细和方位在不休地变动,磁滞效应会带来能量的很多损失。人们发觉,含硅为1.0~4.5%,含碳量小于0.08%的硅合金钢的磁滞效应对比小,用来做电动机和变压器的铁芯,磁滞引发的损失对比小。于是就用如此的“硅钢”压成硅钢片,绝缘后叠合起来,做线圈的芯子即线圈架。当前各家各户各式家用电器中大巨细小的马达和变压器中央都有这些硅钢片。

咱们小时分也每每把收音机拆下来的烧坏了的“方棚”(变压器的线圈架,transformer中former的沪语音译)中的“矽钢片”拿来玩。那时分都称矽钢片。目前典范的称说理应是硅钢片,不过也尚有人用它的旧称。

单质硅优劣金属,其导电功用并不好,可是一种“半导体”。然则经历“搀杂”就也许做成二极管、三极管等所谓晶体管。当前,晶体管曾经被大范围地“集成”,也便是把许很多多晶体管直接做在硅片上,这便是当前分外热点的“芯片”。

电脑、手机、电视机、数码相机以及多数多几许少带有确定“智能”功用的电器,其智能都“集成”在它们的芯片上。制做这些芯片,需求高纯度的硅,其纯度在99.%以上,高档的芯片中乃至要用纯度抵达99.9%的硅,这是分外推绝易的事件。

硅与碳是统一族的元素,都有4个价电子。碳与碳也许互相成键造成很长的或很繁杂的碳链,并末了造成性命,这些碳的化合物,也被称为有机物(有机的原始含意便是与性命相干)。与碳的原子构造宛如的硅,从法则上说,也理应也许有与碳宛如的漫溢“硅有机物”。然则,悲惨得很,由于硅-硅键是一种弱键,在当前地球如此的温度下并不安稳,轻易分解掉,以是,目前地球上还没有造成由“硅有机物”构成的生物体。

然则,硅-碳键仍是相当安稳的。硅-氧键则分外安稳。如此,以硅氧键、硅碳键为主,也也许造成很多相当安稳也对比繁杂的化合物,人们称之为有机硅化合物。

比方,以硅氧键(-Si-O-Si-)n为骨架构成的聚硅氧烷,被称为硅油。假若硅氧键骨架上的替代基都是甲基,被称为甲基硅油。这是一类很好的光滑油。由于硅氧键的键能比碳碳键大,于是硅油比由碳骨架构成的常常光滑油更也许忍耐较高的温度。

也正由于硅氧键的高安稳性,使得很多有机硅化合物具备耐高温、低温,耐氧化,不易焚烧,耐辐射,绝缘功用好等优良品德。囊括硅油、硅橡胶、硅树脂等在内的有机硅化合物被精深运用于囊括航空航天、电子电工、养息卫生、食物加工、纺织、化工、文物爱护等各行各业。连群众英豪庆贺碑的碑体,也被涂上了一层有机硅化合物,以避让玷污和腐化、坚持洁净。

硅便是如此一种与咱们的糊口亲近相干的紧急化学元素。

分外解释:本文转载曾经得到原做家受权,体例本文来自冯大诚科学网博客。

链接


转载请注明:http://www.aierlanlan.com/rzgz/1002.html