[高瞻自然科學教育資源平台] 二氧化矽(Silicon dioxide)的性質

高雄市立高雄女中化學科洪瑞和老師責任編輯

二氧化矽：自然界存在的二氧化矽稱為矽石，約佔地殼總質量的 21%。二氧化矽分為晶態和無定形態兩大類。晶態的二氧化矽主要存在於石英礦中，常以石英、鱗石英(tridymite)和方石英(cristobalite)三種變體形式出現。某些石英礦有特殊的名稱，如大而透明的石英晶體叫水晶；紫水晶、瑪瑙和碧玉都是含雜質的有色晶體。砂子也是混有雜質的石英細粒。矽藻土和蛋白石則是無定型二氧化矽礦石，它們都是含不定量結晶水的二氧化矽 SiO₂∙nH₂O。SiO₂ 通過 Si-O 鍵形成三維網格的原子晶體。

在此晶體中，每個 Si 原子採取 sp³ 混成，以 4 個共價鍵與 4 個氧原子結合形成 SiO₄ 四面體，而許多四面體又以端點的氧原子相連而成一立體結構，即每個氧原子為兩個四面體所共用。因此，整體來看，二氧化矽的簡式為 SiO₂，但不像 CO₂ 為分子式。SiO₂ 的結構與性質與 CO₂ 不同。在常溫常壓下，SiO₂ 為固體，屬共價網狀固體，且 Si-O 的鍵能很高，所以石英的硬度大，熔點高。CO₂ 則為氣體，為分子狀態。二氧化矽的化學性質： 二氧化矽的化學性質不活潑，在高溫下不能被 H₂ 還原，只能被碳、鎂或鋁還原：SiO₂+2C→Si+2CO (3000℃)；SiO₂+2Mg → Si+2MgO，除 F₂、HF 外，SiO₂ 不與其他鹵素的酸類作用。SiO₂ 遇 HF 氣體或溶液，將生成 SiF₄ 或易溶於水的氟矽酸：SiO₂+4HF_(g) → SiF₄+2H₂O 或 SiO₂ + 6HF_(aq) → H₂SiF₆ + 2H₂O，二氧化矽為酸性氧化物，它能溶於熱的強鹼溶液，或溶於熔融的碳酸鈉中，生成可溶性的矽酸鹽：SiO₂ +2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O SiO₂+Na₂CO₃ → Na₂SiO₃ + CO₂ ，玻璃的主要成份是 SiO₂，所以玻璃能被鹼腐蝕。

---

請參閱二氧化矽的用途

※依科教中心的政策，在清楚標示作者與出處的前提下，以不營利的方式轉載分享。