1、第三节 无机非金属材料一、硅酸盐材料1、结构：在硅酸盐中，Si和O构成了硅氧四面体，其结构如图。每个Si结合4个O，Si在中心，O在四面体的4个顶角；许多这样的四面体还可以通过顶角的O相互连接，每个O为两个四面体所共有，与2个Si相结合。2、主要性质：硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等特点（一）陶瓷1、原料：陶瓷是以黏土（主要成分为含水的铝硅酸盐）为主要原料，经高温烧结而成2、应用：生产建筑材料、绝缘材料、日用器皿、卫生洁具等（二）玻璃1、普通玻璃的主要成分：Na2SiO3、CaSiO3、SiO22、原料：纯碱（Na2CO3）、石灰石（CaCO3）、石英砂（SiO2）3、制作过程
2、：将原料经混合、粉碎，在玻璃窑中熔融，发生复杂的物理和化学变化而制得4、生产设备：玻璃窑5、发生的化学反应：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 SiO2+CaCO3CaSiO3+CO26、用途：生产建筑材料、光学仪器、各种器皿、还可制造玻璃纤维用于高强度复合材料等7、特点：玻璃属于混合物，无固定的熔点，在某一温度范围内逐渐软化（玻璃态物质）（三）水泥1、主要原料：石灰石、黏土 辅助原料：适量的石膏2、制作过程：黏土和石灰石与其他辅料经混合、研磨后在水泥回转窑中煅烧，发生复杂的物理和化学变化，加入适量石膏调节水泥硬化速率，在磨成细粉就能得到普通水泥3、生产设备：水泥回转窑4、用途：水泥
3、、沙子和碎石等与水混合可以得到混凝土，大量用于建筑和水利工程5、特点：水泥具有水硬性，与水掺和搅拌并静置后，很容易凝固变硬二、新型无机非金属材料（一）硅和二氧化硅1、硅：（1）位置：周期表中位于第三周期、第IVA族，处于金属与非金属的过渡位置（2）特点：硅单质的导电性介于导体与绝缘体之间，是应用最为广泛的半导体材料（3）存在形式：硅在自然界主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（如水晶、玛瑙）的形式存在（4）制备：焦炭还原石英砂制得粗硅：SiO2+2CSi+2CO 高纯硅的制备：SiO2+2C Si+2CO Si+3HCl SiHCl3+H2 SiHCl3+H2 Si+3HCl（5）化学
4、性质：与非金属反应：Si+2Cl2SiCl4 与NaOH反应：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 Si+2OH-+H2O=SiO32-+2H2（H2O是氧化剂）（6）应用：高纯硅广泛应用于信息技术和新能源技术，用作芯片和太阳能电池2、二氧化硅：二氧化硅用来生产光导纤维与强碱反应：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O OH-+SiO2=SiO32+H2O（盛装NaOH的试剂瓶用橡胶塞）说明：最简单的硅酸盐硅酸钠（Na2SiO3）I、物理性质：可溶于水，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿物胶，有很强的黏合性。II、化学性质：遇酚酞变红；与比硅酸酸性强的一些酸反应，生成难溶于水的硅酸
5、：Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3+Na2CO3(CO2不足) SiO32+H2O+CO2=H2SiO3+CO32-Na2SiO3+2H2O+2CO2=H2SiO3+2NaHCO3(CO2足量) SiO32+2H2O+2CO2=H2SiO3+2HCO3-III、用途：水玻璃可用于制备硅胶和木材防火剂，还可以用作肥皂填料等注：盛放水玻璃的试剂瓶不能用玻璃塞，要用橡胶塞；同时试剂瓶要密封，否则会吸收空气中的H2O和CO2而变质与氢氟酸（HF）反应：SiO2+4HF=SiF4+2H2O（可以用HF来刻蚀玻璃；用塑料瓶盛装HF）制玻璃：SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2 SiO2
6、+CaCO3CaSiO3+CO2（二）新型陶瓷1、碳化硅（SiC）：俗称金刚砂，其中的碳和硅通过共价键连接，具有类似金刚石的结构，硬度很大。用途：用作砂纸、砂轮的磨料；碳化硅还具有优异的高温抗氧化性能，可用作耐高温结构材料、耐高温半导体材料等2、高温结构陶瓷：由碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物等在高温下烧结而成3、压电陶瓷4、透明陶瓷5、超导陶瓷：应用于磁悬浮技术（三）碳纳米材料物质结构性质用途富勒烯由碳原子构成的一系列笼形分子的总称（代表物C60）具有超导性能在电学、磁学、光学等方面都有重要应用碳纳米管可看成是由石墨片层卷成的管状物比表面积大，有相当高的强度和优良的电学性能用于生产复合材料、电池和传感器等石墨烯只有一个碳原子直径厚度的单层石墨电阻率低、热导率高，具有很高的强度在光电器件、超级电容器、电池和复合材料等方面的应用研究正在不断深入
