1从组成部分来看,硅是由硅原子直接构成的物质,属于原子晶体,是极为常见的一种元素。
2从存在形式来看,硅极少以单质的形式在自然界出现,而是以复杂的二氧化硅的形式,广泛存在于岩石、砂砾、尘土之中,而二氧化硅晶体结构相当于在硅晶体Si-Si中插入一个O原子,形成Si-O-Si在空间延伸的立体网状的结构,属于原子晶体。
3从键能来看,Si-O不及C-O稳定,硅不能像碳那样以Si-O双键形成有限分子,所以硅是由原子构成。
对于某元素原子的核外电子排布情况,先确定该原子的核外电子数
硅是14号元素,其原子核外总共有14个电子,然后将这14个电子从能量最低的1s亚层依次往能量较高的亚层上排布,只有前面的亚层填满后,才去填充后面的亚层,每一个亚层上最多能够排布的电子数为:
s亚层2个,p亚层6个,d亚层10个,f亚层14个。
硅原子核外的14个电子中,2个排布在1s亚层,2个排布在2s亚层,6个排布在2p亚层,2个排布在3s亚层,最后 2 个电子排布在3p亚层。
硅原子的直径约是10负八cm,
1纳米与(10)个硅原子连起来的长度相近。
硅原子的直径约是10^(-8)cm,也就是10^(-10)米
1纳米=10^(-9)米
所以, 1纳米与(10)个硅原子连起来的长度相近。
正四面体构型,半导体材料,有无定形硅和晶体硅两种同素异形体。
硅原子位于元素周期表第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。硅原子的核外电子第一层有2个电子,第二层有8个电子,达到稳定态。最外层有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:最外层的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。
晶体硅为灰黑色,无定形硅为黑色,密度232-234克/立方厘米,熔点1414℃,沸点2900℃,晶体硅属于原子晶体,硬而有金属光泽,有半导体性质。硅的化学性质比较活泼,在高温下能与氧等多种元素化合,不溶于水、硝酸和盐酸,溶于氢氟酸和碱液,用于制造合金如硅铁、硅钢等,单晶硅是一种重要的半导体材料,用于制造大功率晶体管、整流器、太阳能电池等。室温下,本征载流子浓度为15x10^15/cm^3。硅在自然界分布极广,地壳中约含276%,含量仅次于氧,居第二位。结晶型的硅是暗黑蓝色的,很脆,是典型的半导体。化学性质非常稳定。在常温下,除氟化氢、氟气和强碱以外,很难与其他物质发生反应。晶体硅每个Si原子周围有4个共价键,每个共价键两端各有1个Si原子。
你是不是问这个?
二氧化硅晶体结构
1二氧化硅晶体中最小环为几元环
2每个硅
原子
被多少个最小环共有
3每个最小环平均拥有多少个氧原子
在SiO2晶体中,1个硅原子和4个氧原子形成4个共价键,每个硅原子周围结合4个氧原子;同时,每个氧原子跟2个硅原子相结合。实际上,SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1:2的比例所组成的立体网状的晶体。
(1)二氧化硅晶体中最小环为12元环。
SiO2晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中,每个最小环上有6个碳原子,因此SiO2晶体中每个最小环上有6个Si原子,另外六边形的每条边上都夹入了一个氧原子,所以最小环为12元环。
(2)每个硅原子被12个最小环共有。
如图可以看出,每个硅原子周围有四条边,而每条边又被6个环所共有,同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的,因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为(46)/2=12
(3)每个最小环平均拥有1个氧原子。
由于每个硅原子被12个环共有,因此每个环只占有该硅原子的1/12,又因为每个最小环上有6个硅原子,所以每个最小环平均拥有的硅原子数为:6(1/12)=05个。又因为SiO2晶体是由硅原子和氧原子按1:2的比例所组成,因此氧原子的数目为052=1个。
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