二
氧
化
硅
类
宝
石
二氧化硅结构图
一、二氧化硅简介
二氧化硅是一种无机物,化学式:SiO?,是一种酸性氧化物,对应水化物为硅酸(H?SiO?)。二氧化硅是硅最重要的化合物之一,存在形态有结晶型和无定型两大类,统称硅石。
二、二氧化硅的基本性质
1、物理性质
SiO?中Si—O键的键能很高,熔点、沸点较高(熔点℃,沸点℃)。折射率大约为1.6.
各种二氧化硅产品的折射率为:石英砂为1.;粉石英为1.;脉石英为1.;硅藻土为1.42~1.48;气相白炭黑为1.46;沉淀白炭黑为1.46。
自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅,是低等水生植物硅藻的遗体,为白色固体或粉末状,多孔、质轻、松软的固体,吸附性强。
2、化学性质
化学性质比较稳定。不溶于水也不跟水反应。是酸性氧化物,不跟一般酸反应。气态氟化氢跟二氧化硅反应生成气态四氟化硅。跟热的浓强碱溶液或熔化的碱反应生成硅酸盐和水。跟多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。
用途:用于制造石英玻璃、光学仪器、化学器皿、普通玻璃、耐火材料、光导纤维,陶瓷等。二氧化硅的性质不活泼,它不与除氟、氟化氢以外的卤素、卤化氢以及硫酸、硝酸、高氯酸作用(热浓磷酸除外)。常见的浓磷酸(或者说焦磷酸)在高温下即可腐蚀二氧化硅,生成杂多酸[2],高温下熔融硼酸盐或者硼酐亦可腐蚀二氧化硅,鉴于此性质,硼酸盐可以用于陶瓷烧制中的助熔剂,除此之外氟化氢也可以可使二氧化硅溶解的酸,生成易溶于水的氟硅酸:SiO?+4HF=SiF4↑+2H?O
石英砂
3、酸氧通性
二氧化硅与碱性氧化物
SiO?+CaO=(高温)CaSiO?二氧化硅能溶于浓热的强碱溶液:
SiO?+2NaOH=Na?SiO?+H?O
(盛碱的试剂瓶不能用玻璃塞而用橡胶塞的原因)
在高温下,二氧化硅能被碳、镁、铝还原:
SiO?+2C=(高温)Si+2CO↑
SiO?+2Mg=(高温)Si+2MgO
3SiO?+4Al=(高温)3Si+2Al?O?↑
若c过量,则发生反应:
Si+C=高温=SiC(金刚砂)
二氧化硅气凝胶
4、硅酸酸酐
二氧化硅(SiO?)。
二氧化硅不与水反应,即与水接触不生成硅酸,但人为规定二氧化硅为硅酸的酸酐。
三、二氧化硅类宝石分类
氧元素和硅元素在地壳中含量很高,氧是49.4%,硅是25.7%。二氧化硅的性质不活泼,因此在地球的表面,形成了非常稳定的二氧化硅,含量也极其丰富。在几亿年前地壳运动火山爆发,地球内部的岩浆从地心向地表活动,大部分岩浆流出地面后成为黑色的火山石。而另一部分岩浆在地质的作用下形成了各种宝石。
自然界物质
自然界中物质的存在状态有三种:气态、液态、固态。
固态又分为两种形式:晶体和非晶体。
二氧化硅类宝石
二氧化硅类宝石分单晶质、多晶质、非晶质SiO?。二氧化硅是自然界中最常见、最主要的造岩矿物,而以SiO:为主要成份的宝石,也是珠宝界中应用范围广泛的一类宝石。
单晶质分类
单晶质与多晶质都是石英族的,按照其结晶形态可分为显晶质,隐晶质,非晶质。单晶质的分类可按颜色、包裹体、特殊光效、特殊类别分类。
双晶质分类
双晶质可分为显晶质、隐晶质,
显晶质:晶岩石中的矿物体颗粒较大,能由肉眼辨别的结构.具有显晶质结构的岩石叫"显晶岩".如花岗岩和辉长岩等.按晶体颗粒的直径大小分为3类:大于5毫米的称粗粒;2-5毫米的称中粒;0.2-2毫米的称细粒。
隐晶质:岩石中矿物晶粒极为细小,肉眼无法分辨出矿物颗粒,甚至在偏光显微镜下也不能分辨,但有光性反应,据此可与玻璃质相区别。一般火山岩常具有隐晶质。
非晶质SiO?分类
非晶质又称"玻璃质"。组成物质的原子或离子呈不规则非晶质排列,因而不具备格子构造的固态物质,如玻璃、塑料、由火山熔岩流快速冷凝(来不及结晶)而成的黑曜岩、珍珠岩等,都属于非晶质。非晶质体中质点的分布颇似液体,所以非晶质体也可被认为是过冷却的液体,因此严格说来只有晶体才是固体。而非晶质SiO?分:欧泊与天然玻璃。
四、简述人们熟知的二氧化硅类宝石
氧元素和硅元素在地壳中含量很高,氧是49.4%,硅是25.7%。二氧化硅的性质不活泼,因此在地球的表面,形成了非常稳定的二氧化硅,含量也极其丰富。在几亿年前地壳运动火山爆发,地球内部的岩浆从地心向地表活动,大部分岩浆流出地面后成为黑色的火山石。而另一部分岩浆在地质的作用下形成了各种宝石。
列举人们所熟知的二氧化硅类宝石:水晶,紫晶、茶晶、墨晶、玉髓、燧石、次生石英岩、芙蓉石、蛋白石,玛瑙,黑曜石、欧泊等宝石。
水晶
水晶:是一种无色透明的石英结晶体矿物。它的主要化学是二氧化硅,当二氧化硅结晶完美时就是水晶;水晶(rockcrystal)是稀有矿物,宝石的一种,石英结晶体,在矿物学上属于石英族。
玉髓
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