【專家解說】：金剛石是由碳原子以共價鍵連接形成的正四面體空間網狀結構的原子晶體 硅以大量的硅酸鹽礦和石英礦存在于自然界中。如果說碳是組成生物界的主要元素，那么，硅就是構成地球上礦物界的主要元素。 硅在地殼中的豐度為27.7%，在所有的元素中居第二位，地殼中含量最多的元素氧和硅結合形成的二氧化硅SiO2，占地殼總質量的87%。 單晶硅和多晶硅的區別是，當熔融的單質硅凝固時,硅原子以金剛石晶格排列成許多晶核，如果這些晶核長成晶面取向相同的晶粒，則形成單晶硅。如果這些晶核長成晶面取向不同的晶粒，則形成多晶硅。 硅有晶態和無定形兩種同素異形體。晶態硅又分為單晶硅和多晶硅，它們均具有金剛石晶格，晶體硬而脆，具有金屬光澤，能導電，但導電率不及金屬，且隨溫度升高而增加，具有半導體性質。晶態硅的熔點1410C,沸點2355C,密無定形硅是一種黑灰色的粉末。 硅的化學性質 硅在常溫下不活潑，其主要的化學性質如下: (1)與非金屬作用 常溫下Si只能與F2反應，在F2中瞬間燃燒，生成SiF4. Si+F2 === Si+F4 加熱時，能與其它鹵素反應生成鹵化硅，與氧反應生成SiO2: Si+2F2 SiF4 (X=Cl,Br,I) Si+O2 SiO2 (SiO2的微觀結構) 在高溫下，硅與碳、氮、硫等非金屬單質化合，分別生成碳化硅SiC、氮化硅Si3N4和硫化硅SiS2等. Si+C SiC 3Si+2N2 Si3N4 Si+2S SiS2 (2)與酸作用 Si在含氧酸中被鈍化，但與氫氟酸及其混合酸反應，生成SiF4或H2SiF6: Si+4HF SiF4↑+2H2↑ 3Si+4HNO3+18HF === 3H2SiF6+4NO↑+8H2O (3)與堿作用 無定形硅能與堿猛烈反應生成可溶性硅酸鹽，并放出氫氣: Si+2NaOH+H2O === Na2SiO3+2H2↑ (4)與金屬作用 硅還能與鈣、鎂、銅、鐵、鉑、鉍等化合，生成相應的金屬硅化物。 硅的用途 ①高純的單晶硅是重要的半導體材料。在單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導體;摻入微量的第VA族元素，形成n型和p型半導體結合在一起，就可做成太陽能電池，將輻射能轉變為電能。在開發能源方面是一種很有前途的材料。 ②金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料。將陶瓷和金屬混合燒結，制成金屬陶瓷復合材料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既繼承了金屬和陶瓷的各自的優點，又彌補了兩者的先天缺陷。 可應用于軍事武器的制造 第一架航天飛機“哥倫比亞號”能抵擋住高速穿行稠密大氣時磨擦產生的高溫，全靠它那三萬一千塊硅瓦拼砌成的外殼。 ③光導纖維通信，最新的現代通信手段。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維，激光在玻璃纖維的通路里，無數次的全反射向前傳輸，代替了笨重的電纜。光纖通信容量高，一根頭發絲那么細的玻璃纖維，可以同時傳輸256路電話，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽，具有高度的保密性。光纖通信將會使 21世紀人類的生活發生革命性巨變。 聚氧硅材料的應用1 ④性能優異的硅有機化合物。例如有機硅塑料是極好的防水涂布材料。在地下鐵道四壁噴涂有機硅，可以一勞永逸地解決滲水問題。在古文物、雕塑的外表，涂一層薄薄的有機硅塑料，可以防止青苔滋生，抵擋風吹雨淋和風化。天安門廣場上的人民英雄紀念碑，便是經過有機硅塑料處理表面的，因此永遠潔白、清新。 硅橡膠具有良好的絕緣改組，長期不龜裂、不老化，沒有毒性，還可以作為醫用高分子材料。 硅油，是一種很好的潤滑劑，由于它的粘度受溫度變化的影響小，流動性好，蒸氣壓低，在高溫或寒冷的環境中都能使用。硅元素進入有機世界，將它優異的無機性質揉進有機物里，使有機硅化合物別具一格，開辟了新的領域。