鐘一鳴

【摘要】在高中化學(xué)中，硅及其化合物的應(yīng)用，是非常重要的一部分內(nèi)容。作為一種僅次于氧的元素，硅元素在自然界中廣泛存在。并且，作為無機(jī)非金屬材料的主角，硅對人們的日常生活與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等起著重要的影響作用。在高中化學(xué)課程中，硅及其化合物是元素化學(xué)的重要內(nèi)容之一，要求我們必須要了解其主要性質(zhì)，認(rèn)識(shí)其在信息技術(shù)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用，這也是我們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界與感受化學(xué)魅力的一個(gè)重要窗口。

【關(guān)鍵詞】硅及其化合物 社會(huì)發(fā)展 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）04-0155-02

在長期的社會(huì)發(fā)展過程中，人們通過對硅酸鹽的合理加工，來制作出了陶瓷與玻璃，并因此而在人類發(fā)展史上開辟出了新紀(jì)元。通常情況下，人們對硅及其化合物的運(yùn)用，大多都是直接取材于自然界，是一種對自然界資源的簡單加工利用。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，伴隨著科學(xué)技術(shù)，特別是材料科學(xué)及其實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展，硅元素及其化合物以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和理化特性在信息、材料、能源、生命科學(xué)等領(lǐng)域的重要作用益發(fā)凸顯。如今，硅及其化合物已經(jīng)影響到了我們生活的方方面面，在人類文明史上寫下輝煌篇章的硅又一次展現(xiàn)出了青春的風(fēng)彩。

一、硅單質(zhì)

從本質(zhì)上來說，硅單質(zhì)主要包括了晶體硅與無定形硅這兩種基本形式。在這當(dāng)中，晶體硅所具有的導(dǎo)電性，一般介于導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間，是一種較好的半導(dǎo)體材料。這一性質(zhì)也決定了硅在科技方面的重要應(yīng)用。在半導(dǎo)體方面，硅材料是當(dāng)今產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的半導(dǎo)體材料，是集成電路產(chǎn)業(yè)和光伏產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)。20 世紀(jì)中葉，人類發(fā)明了半導(dǎo)體單晶硅材料和半導(dǎo)體晶體管，直接導(dǎo)致了電子工業(yè)的革命。半導(dǎo)體集成材料不僅改變了人類的生活方式，而且對當(dāng)時(shí)世界的政治、經(jīng)濟(jì)等格局有重要影響。太陽能電池是人類利用太陽能的有效途徑之一，而晶體硅良好的半導(dǎo)體特性決定了硅系太陽能電池在太陽能電池中的主導(dǎo)地位。硅系太陽能電池的原理主要利用了硅半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng)。

二、二氧化硅

二氧化硅是原子晶體，在其晶體中，硅原子的4 個(gè)價(jià)電子與 4 個(gè)氧原子分別形成共價(jià)鍵，硅原子位于正四面體的中心，氧原子則位于其 4 個(gè)頂角上。二氧化硅的這種結(jié)構(gòu)決定了其性質(zhì)和用途，用二氧化硅原料制作的玻璃和儀器耐高溫、耐腐蝕且能經(jīng)受住溫度的劇變。二氧化硅是制造石英玻璃、光導(dǎo)纖維和耐火實(shí)驗(yàn)儀器的原料，是科學(xué)研究的重要材料。硅原子在通信技術(shù)領(lǐng)域，以晶體二氧化硅為主材料的光導(dǎo)纖維能將光的明暗變化等信號(hào)從一端傳送到另一端[1]。隨著人類的不斷實(shí)踐，光導(dǎo)纖維技術(shù)得到了迅速的發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，促使人類進(jìn)入了信息時(shí)代。除了通信技術(shù)領(lǐng)域外，光導(dǎo)纖維還廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、照明、軍事等其他領(lǐng)域。目前光電池仍然被用作人造衛(wèi)星、登月車、火星探測器等的動(dòng)力，是在太空中提供能源的主要設(shè)備。

三、硅酸鹽

硅酸鹽是硅、氧與其他元素結(jié)合而成的化合物的總稱，其在自然界中分布非常廣泛，是構(gòu)成巖石和土壤的主要成分。大多數(shù)硅酸鹽化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且難溶于水。從古到今，人類創(chuàng)造性地生產(chǎn)出了幾大類硅酸鹽產(chǎn)品——陶瓷、玻璃、水泥等，它們是使用量最大的無機(jī)非金屬材料。近年來，隨著材料科學(xué)的迅速發(fā)展，人們又為硅酸鹽產(chǎn)品找到了新的用途——燒制新型陶瓷。新型陶瓷主要采用高純度的無機(jī)化合物作為燒結(jié)原料，是新型材料的一種。它們的性能比傳統(tǒng)陶瓷更加優(yōu)良，一般都具有很高的硬度和強(qiáng)度，而且在熱、光、聲、電、化學(xué)、生物等方面具有卓越的功能。

四、有機(jī)硅化合物

簡單來說，所謂的有機(jī)硅化合物，指的就是各種含硅高分子化合物的總稱，通常是指聚硅氧烷。它具有 （-Si-O-Si-） 主鏈，又有有機(jī)基團(tuán)側(cè)鏈，是一種典型的半無機(jī)高分子材料。這種物質(zhì)的主鏈中含有“無機(jī)結(jié)構(gòu)”而側(cè)鏈中含有“有機(jī)基團(tuán)”，因此它既有高分子材料易加工的特點(diǎn)，又有無機(jī)物的無毒、無污染、使用壽命長、耐高低溫等優(yōu)點(diǎn)。有機(jī)硅又被稱作“工業(yè)味精”，應(yīng)用十分廣泛。有機(jī)硅下游行業(yè)市場前景廣闊，其產(chǎn)品廣泛運(yùn)用于電子、電氣、建筑、化工、紡織、輕工、醫(yī)療等行業(yè)，并且隨著有機(jī)硅產(chǎn)品數(shù)量和品種的持續(xù)增長，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬。在醫(yī)療領(lǐng)域中，有機(jī)硅同樣因其獨(dú)有的特性而備受關(guān)注。

五、結(jié)語

總之，在人們的日常生產(chǎn)與生活過程中，硅及其化合物發(fā)揮著重要的影響作用。并且，在高中化學(xué)課程中，硅及其化合物是元素化學(xué)的重要內(nèi)容。因此，我們有理由相信，隨著科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，硅及其化合物將更好地服務(wù)于人類，人類生活的許多方面會(huì)因硅而改變。

參考文獻(xiàn)：

[1]周愛珠. 硅元素在水稻平衡施肥上的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2015，23：167.