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[[File:二氧化硅颗粒.jpg|350px|缩略图|右|<big>二氧化硅颗粒</big>[https://img006.hc360.cn/y3/M00/40/54/wKhQh1VfYiCES5XeAAAAAIGwAYQ718.jpg 原图链接][https://b2b.hc360.com/supplyself/80467356881.html 来自 慧聪网 的图片]]]

'''二氧化矽'''(''' silica''' )，（[[化学式]]：[[硅|Si]]）是一种[[酸性氧化物]]，对应[[水化物]]为[[硅酸]]（[[硅|Si]]）。它自古便為人所知。 二氧化硅在自然界中最常见的是[[石英]]<ref>[http://zhubao.cngold.org/bstj/shiying.html 石英是什么_石英图片_石英用途及作用]，金投网，2018-1-12</ref>，以及在各种生物体中。在世界的许多地方，二氧化硅是[[砂]]的主要成分。二氧化硅是最复杂和最丰富的材料家族之一，既是多种矿物质，又是被合成生产的。 值得注意的实例包括熔融石英，[[水晶]]，热解法二氧化硅，[[硅胶]]和[[气凝胶]]。 应用范围从结构材料到微电子学到食品工业中使用的成分。

二氧化硅是硅最重要的化合物，约占地壳质量的12%。自然界中二氧化硅的存在形态有结晶形和无定形两大类，因此统称為硅石。

==结构==

晶体有多种晶型，其基本结构单元是四面体，每个Si周围结合4个O，Si在中心，O在四个顶角；最小环上有6个硅原子和六个氧原子。许多这样的四面体又通过顶角的O相连接，每个O为两个四面体所共有，即每个O与2个Si相结合。实际上，{{chem|SiO|2}}晶体是由Si和O按1：2的比例所组成的立体网状结构的晶体。因此，通常用{{chem|SiO|2}}来表示二氧化硅的组成。{{chem|SiO|4}}四面体不仅存在于{{chem|SiO|2}}晶体中，而且存在于所有硅酸盐矿石中，是构成多姿多彩的硅酸盐世界的基本骨架。

==物理性质==

具有[[硬度]]大、耐高温、耐震、[[电]][[绝缘]]的性能。可以透过[[可见光]]，以及[[红外线|红]]、[[紫外线]]。

==化学性质==

二氧化硅是[[酸性氧化物]]，对应的最高价[[水化物]]为[[硅酸]]（{{chem|H|2|SiO|3}}）。二氧化硅[[化学性质]]不活泼，不容易与[[水]]和大部分[[酸]]发生反应。通常只能与[[碱性氧化物]]反应生成[[盐]]。[[氢氟酸]]（{{chem|HF|}}）和浓热的[[磷酸]]（{{chem|H|3|PO|4}}）是可以与之反應的酸。

其与氫氟酸反应生成[[氟化矽]]的化学方程式为：

:<math>\rm SiO_2+4HF\to SiF_4+2H_2O</math>

通常只能与[[碱性氧化物]]反应生成[[盐]]。例如：

:<math>\rm SiO_2+CaO\to CaSiO_3</math>

与强碱反应生成盐。例如：

:<math>\rm SiO_2+2NaOH\to Na_2SiO_3+H_2O</math>

空氣中若存在一定濃度的二氧化矽粉粒時，會經人類呼吸進入肺部，引發呼吸器官的相關疾病，例如[[塵肺症]]。

==用途==

{{chem|SiO|2}}的网状结构决定了它具有优良的物理和化学性质，加上{{chem|SiO|2}}在自然界的广泛存在，从古到今都被人类广泛地应用着。

二氧化硅与其它[[化合物]]在高温下熔融，快速冷却可以制得[[玻璃]]。它也是[[沙子]]和[[石英]]的主要成分。在半導體和太陽能板等應用中，是目前主要的原料<ref>[http://www.dianyongqi.com/post-8509.html 二氧化硅的用途]，电泳技术学习分享网， 2019-11-7  </ref>。

僅含二氧化矽單一成分的特種玻璃叫做[[石英玻璃]]。二氧化矽與石墨或活泼金属混合可以发生氧化还原反应制得硅单质。

:<math>\rm SiO_2+2C\to Si+2CO</math>

:<math>\rm 3SiO_2+4Al\to 3Si+2Al_2O_3</math>

{{chem|SiO|2}}於[[食品工業]]用作[[抗結劑]]，屬[[食品添加劑]]之列。

==健康影响==

经口摄取的二氧化硅基本上是无毒的，{{LD50}}为5000mg / kg（5g/ kg）。然而，吸入细分散的结晶二氧化硅粉尘可能导致[[矽肺]]病，[[支气管炎]]或[[癌症]]，因为灰尘停留在肺中并持续刺激组织，从而降低肺容量。研究显示，暴露于结晶二氧化硅的工人比一般人群的[[全身性紅斑狼瘡|狼疮]]和其他[[自體免疫性疾病]]的预期高出10倍。在2013年发布新规范之前，（OSHA）允许每立方米空气含100μg二氧化矽，而新规定将含量减少至50μg/m<sup>3</sup>。建筑业的暴露限值也设定为从250&nbsp;µg/m<sup>3</sup>下降至50&nbsp;µg/m<sup>3</sup>。

==结晶形式==

SiO<sub>2</sub>，以比几乎任何材料都多的许多晶体形式（称为多晶型物）存在。

{|class="wikitable"
|+ SiO<sub>2</sub>的结晶形式
|-
!形式
!晶体对称性<br/>[[皮尔逊符号]], 组号
!ρ<br />g/cm<sup>3</sup>
!注释
!结构
|-
|α-石英
|[[六方晶系]] (三角形)<br/>hP9, P3<sub>2</sub>21 No.154
| 2.648
| 使单个单晶具有光学活性的螺旋链; α-石英在846K下转化为β-石英
|[[File:a-quartz.png|100px]]
|-
|β-石英
|[[六方晶系]]<br/>hP18, P6<sub>2</sub>22, No. 180
| 2.533
| 与α-石英密切相关（具有155°的Si-O-Si角）和光学活性; β-石英在1140K转化为β-鳞石英
|[[File:b-quartz.png|100px]]
|-
|α-鳞石英
|[[正交晶系]]<br/>oS24, C222<sub>1</sub>, No.20
| 2.265
| 正常压力下的稳定形式
|[[File:a-tridymite.png|100px]]
|-
|β-鳞石英
| 六方晶系<br/>hP12, P6<sub>3</sub>/mmc, No. 194
|
| 与α-鳞石英密切相关; β-鳞石英在2010 K时转化为β-方石英
|[[File:b-tridymite.png|100px]]
|-
|α-方石英
|[[四方晶系]]<br/>tP12, P4<sub>1</sub>2<sub>1</sub>2, No. 92
| 2.334
| 正常压力下的稳定形式
|[[File:a-cristobalite.png|100px]]
|-
|β-方石英
|[[立方晶系]]<br/>cF104, Fd<u style="text-decoration:overline">3</u>m, No.227
|
| 与α-方石英密切相关; 在1978 K熔化
|[[File:b-cristobalite.png|100px]]
|-
|{{le|热液石英|Keatite}}
| 四方形<br/>tP36, P4<sub>1</sub>2<sub>1</sub>2, No. 92
| 3.011
| Si<sub>5</sub>O<sub>10</sub>, Si<sub>4</sub>O<sub>14</sub>, Si<sub>8</sub>O<sub>16</sub> 环; 由玻璃状二氧化硅和碱在600-900K和40-400MPa下合成
|[[File:keatite.png|100px]]
|-
|{{le|莫甘石|Moganite}}
|[[单斜晶系]]<br/>mS46, C2/c, No.15
|
| Si<sub>4</sub>O<sub>8</sub>和Si<sub>6</sub>O<sub>12</sub> 环
|[[File:Moganite.png|100px]]
|-
|{{le|柯石英|Coesite}}
| 单斜晶系<br/>mS48, C2/c, No.15
| 2.911
| Si<sub>4</sub>O<sub>8</sub>和Si<sub>8</sub>O<sub>16</sub>环; 900 K 和 3–3.5 GPa
|[[File:coesite.png|100px]]
|-
|[[斯石英]]
| 四方形<br/>tP6, P4<sub>2</sub>/mnm, No.136
| 4.287
| 二氧化硅的最密集的（同时是赛石英）多晶型; [[金红石]]型与6倍配位的硅; 7.5-8.5GPa
|[[File:stishovite.png|100px]]
|-
|{{le|赛石英|seifertite}}
| 斜方晶<br/>oP, Pbcn
| 4.294
| 二氧化硅的最密集的（同时是赛石英）多晶型; 它在高于40GPa的压力下产生。
|[[File:SeifertiteStructure.png|100px]]
|-
|{{le|硫方英石|melanophlogite}}
| 立方晶系 (cP*, P4<sub>2</sub>32, No.208) 或四方形 (P4<sub>2</sub>/nbc)
| 2.04
| Si<sub>5</sub>O<sub>10</sub>, Si<sub>6</sub>O<sub>12</sub>环; 矿物总是被发现在间质空间中碳氢化合物 - 笼形硅
|[[File:MelanophlogiteStucture.png|100px]]
|-
| 纤维W-石英
| 斜方晶<br/>oI12, Ibam, No.72
| 1.97
| Like [[silicon sulfide|SiS<sub>2</sub>]] consisting of edge sharing chains, melts at ~1700 K
|[[File:SiS2typeSilica.png|100px]]
|-
| {{le|2D石英|2D silica}}
| [[六方晶系]]
|
| 片状双层结构
|[[File:2D silica structure.png|100px]]
|}
==参阅==

* [[碳化硅]]

==视频==
===<center> 二氧化矽 相关视频</center>===
<center> 語音檔-二氧化矽非人工合成(lotus) </center>
<center>{{#iDisplay:q0519jhmowm|560|390|qq}}</center>

==参考文献==

[[Category:340 化學總論]]