化学性质
硅有明显的非金属特性,可以溶于碱金属氢氧化物溶液中,产生(偏)硅酸盐和氢气。
硅原子位于元素周期表*IV主族,它的原子序数为Z=14,核外有14个电子。电子在原子核外,按能级由低硅原子到高,由里到外,层层环绕,这称为电子的壳层结构。硅原子的核外电子层有2个电子,*二层有8个电子,达到稳定态。外层有4个电子即为价电子,它对硅原子的导电性等方面起着主导作用。
正因为硅原子有如此结构,所以有其一些特殊的性质:外层的4个价电子让硅原子处于亚稳定结构,这些价电子使硅原子相互之间以共价键结合,由于共价键比较结实,硅具有较高的熔点和密度;化学性质比较稳定,常温下很难与其他物质(除氟化氢和碱液以外)发生反应;硅晶体中没有明显的自由电子,能导电,但导电率不及金属,且随温度升高而增加,具有半导体性质。
加热下能同单质的卤素、氮、碳等非金属作用,也能同某些金属如Mg、Ca、Fe、Pt等作用。生成硅化物。不溶于一般无机酸中,可溶于碱溶液中,并有氢气放出,形成相应的碱金属硅酸盐溶液,于赤热温度下,与水蒸气能发生作用。 [8]
分类:纯净物、单质、非金属单质。
硅可以提高植物茎秆的硬度,增加害虫取食和消化的难度。尽管硅元素在植物生长发育中不是必需元素,但它也是植物抵御逆境、调节植物与其他生物之间相互关系所必需的化学元素。
硅在提高植物对非生物和生物逆境抗性中的作用很大,如硅可以提高植物对干旱、盐胁迫、紫外辐射以及病虫害等的抗性。硅可以提高水稻对稻纵卷叶螟的抗性,施用硅后水稻对害虫取食的防御反应迅速提高,硅对植物防御起到作用。
水稻在受到虫害时,硅可以水稻迅速激活与抗逆性相关的茉莉酸途径,茉莉酸信号反过来促进硅的吸收,硅与茉莉酸信号途径相互作用影响着水稻对害虫的抗性。
有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。晶体硅为灰黑色,无定形硅为黑色,
密度2.32-2.34克/立方厘米,熔点1410℃,沸点2355℃,晶体硅属于原子晶体。不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液。硬而有金属光泽。
系列
类金属
族
ⅣA族
周期
3
元素分区
p区
密度
2328.3 kg/m³
常见化合价
+4
硬度
6.5
地壳含量
25.7%
弹性模量
190GPa(有些文献中为这个值)
密度
2.33g/cm³(18℃)
熔点
1687K(1414℃) [8]
沸点
3173K(2900℃) [8]
摩尔体积
12.06×10??m³/mol [8]
汽化热
384.22kJ/mol [8]
熔化热
50.55 kJ/mol [8]
蒸气压
4.77Pa(1683K) [8]
间接带隙
1.1eV (室温)
电导率
2.52×10?? /(米欧姆) [8]
电负性
1.90(鲍林标度)
比热
700 J/(kg·K) [8]
原子核外电子排布:1s²2s²2p? 3s²3p²;
晶胞类型:立方金刚石型; [9]
晶胞参数:20℃下测得其晶胞参数a=0.543087nm;
颜色和外表: 深灰色、带蓝色调;
采用纳米压入法测得单晶硅(100)的E为140~150GPa;
电导率:硅的电导率与其温度有很大关系,随着温度升高,电导率增大,在1480℃左右达到,而温度**过1600℃后又随温度的升高而减小。
电负性
1.90(鲍林标度) [8]
热导率
148 W/(m·K) [8]
电离能
786.5 kJ/mol [8]
*二电离能
1577.1 kJ/mol [8]
*三电离能
3231.6 kJ/mol [8]
*四电离能
4355.5 kJ/mol [8]
*五电离能
16091 kJ/mol [8]
*六电离能
19805 kJ/mol [8]
*七电离能
23780 kJ/mol [8]
*八电离能
29287 kJ/mol [8]
*九电离能
33878 kJ/mol [8]
*十电离能
38726 kJ/mol [8]
同位素:
符号
Z(p)
N(n)
质量(u)
半衰期
原子核自旋
相对丰度
相对丰度的变化量
22Si
14
8
22.03453(22)#
29(2)ms
0+
23Si
14
9
23.02552(21)#
42.3(4)ms
3/2+#
24Si
14
10
24.011546(21)
140(8)ms
0+
25Si
14
11
25.004106(11)
220(3)ms
5/2+
26Si
14
12
25.992330(3)
2.234(13)s
0+
27Si
14
13
26.98670491(16)
4.16(2)s
5/2+
28Si
14
14
27.9769265325(19)
稳定
0+
0.92223(19)
0.92205-0.92241
29Si
14
15
28.976494700(22)
稳定
1/2+
0.04685(8)
0.04678-0.04692
30Si
14
16
29.97377017(3)
稳定
0+
0.03092(11)
0.03082-0.03102
31Si
14
17
30.97536323(4)
157.3(3)min
3/2+
32Si
14
18
31.97414808(5)
170(13)a
0+
33Si
14
19
32.978000(17)
6.18(18)s
(3/2+)
34Si
14
20
33.978576(15)
2.77(20) s
0+
35Si
14
21
34.98458(4)
780(120) ms
7/2-#
36Si
14
22
35.98660(13)
0.45(6)s
0+
37Si
14
23
36.99294(18)
90(60)ms
(7/2-)#
38Si
14
24
37.99563(15)
90# ms [>1 µ;s]
0+
39Si
14
25
39.00207(36)
47.5(20) ms
7/2-#
40Si
14
26
40.00587(60)
33.0(10) ms
0+
41Si
14
27
41.01456(198)
20.0(25) ms
7/2-#
42Si
14
28
42.01979(54)#
13(4) ms
0+
43Si
14
29
43.02866(75)#
15# ms [>260 ns]
3/2-#
44Si
14
30
44.03526(86)#
10# ms
0+
备注:1.画上#号的数据代表没有经过实验的证明,只是理论推测而已,而用括号括起来的代表数据不确定性。
2.有三种**的稳定同位素Si(92.2%)、Si(4.7%)和Si(3.1%),还有质量数为25、26、27、31和32的人工放射性同位素。 [2]
3.硅(原子质量单位: 28.0855,共有23种同位素,其中有3种同位素是稳定的。
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