矽有兩種同素異形體:晶體矽和非晶矽。晶體矽是壹種灰黑色的金屬硬而脆的固體(見元素矽的大晶體圖)。其結構與鉆石相似，熔點和沸點高，硬度大。晶體矽的另壹個重要性質是其導電性介於導體和絕緣體之間，是壹種很好的半導體材料。
我們知道，碳在常溫下是化學穩定的，在高溫下可以和氧等物質發生反應。作為碳的同族元素，矽的化學性質如何？
討論2根據碳和元素周期律的知識，總結出矽的壹些化學性質。
矽原子最外層電子層的電子數和碳原子最外層電子層的電子數相同，都是4個電子，所以矽的很多化學性質和碳相似。在室溫下，矽的化學性質是不活躍的。除氟氣、氫氟酸、強堿外，矽不與其他物質反應，如氧氣、氯氣、硫酸、硝酸等。在加熱條件下，矽可以與壹些非金屬發生反應。例如，當加熱時，精細研磨的矽可以在氧氣中燃燒，產生二氧化矽並釋放大量熱量。
矽+氧二氧化矽
矽是壹種重要的非金屬單質，用途廣泛。作為壹種良好的半導體材料，矽可用於制造集成電路、晶體管和矽整流器等半導體器件。此外，矽的合金也有廣泛的用途。例如，含矽量為4%(質量分數)的鋼具有良好的導磁性，可用於制造變壓器鐵芯。含矽量約為15%(質量分數)的鋼具有良好的耐酸性，可用於制造耐酸設備。
因為自然界沒有簡單的矽，我們使用的矽都是從其化合物中提取的。在工業上，高溫下用碳還原二氧化矽可以得到含少量雜質的粗矽。
二氧化矽+2C矽+2CO
粗矽提純後，可獲得用作半導體材料的高純矽。
二。二氧化矽
二氧化矽是矽的氧化物，廣泛存在於自然界，與其他礦物類質同象形成巖石。天然二氧化矽，也稱為二氧化矽，是壹種堅硬的耐火固體。
二氧化矽化學性質不活潑，不與水或酸(氫氟酸除外)反應，但能與堿性氧化物或強堿反應生成鹽。舉個例子，
二氧化矽+氧化鈣
二氧化矽+2氫氧化鈉=矽酸鈉+H2O
討論3為什麽實驗室中盛放堿液的試劑瓶要用膠塞而不是玻璃塞(玻璃中含有SiO2)？
二氧化矽是壹種酸性氧化物，其對應的水合物是矽酸(H2SiO3)。矽酸不能直接由二氧化矽制得，只能由可溶性矽酸鹽與酸反應制得。矽酸不溶於水，是壹種弱酸，比碳酸弱。
二氧化矽用途廣泛。目前高性能通信材料光纖的主要原料是二氧化矽。
應時的主要成分也是二氧化矽，相對純凈的應時可以用來制造應時玻璃。我們實驗室裏使用的壹些耐高溫化學儀器是由應時玻璃制成的。應時制造的石英電子表和石英鐘也很受人們的歡迎。
透明的應時水晶就是我們常說的水晶(如下圖)。晶體常用於制造電子工業中的重要零件和光學儀器，以及高檔工藝品和玻璃。
三。矽酸鹽
矽酸鹽是地殼巖石的主要成分，自然界存在各種天然矽酸鹽礦物，約占地殼的5%。矽酸鹽種類繁多，結構非常復雜。通常，它們的組成可以用二氧化矽和金屬氧化物的形式表示。舉個例子，
矽酸鈉(Na2O SiO2)
高嶺石Al _ 2(Si _ 2O _ 5)(OH)_ 4(Al _ 2O _ 3.2 SiO _ 2.2 H2O)
矽酸鈉是最常見的矽酸鹽，其水溶液俗稱矽酸鈉。水玻璃是壹種無色粘稠液體，壹種礦物膠，可用作建築粘合劑。矽酸鈉不能燃燒，不易被腐蝕，可以作為防腐劑。木材、紡織品用矽酸鈉浸泡後，既能防腐，又不易著火。
粘土的主要成分是矽酸鹽。粘土有很多種，常見的有高嶺土和普通粘土。粘土是制作陶瓷的主要原料。
閱讀二氧化矽粉塵的危害
二氧化矽在日常生活、生產和科研中發揮著重要作用，但有時也會對人體產生危害。人如果長期吸入含有二氧化矽的粉塵，就會患上矽肺(因為矽叫矽，矽肺叫矽肺)。矽肺是壹種職業病，其發生和嚴重程度取決於空氣中的粉塵含量、粉塵中的二氧化矽含量以及與人接觸的時間。長期在二氧化矽粉塵含量高的地方工作的人，如采礦、翻砂、噴砂、制陶瓷、制耐火材料等地方，容易患此病。因此，在這些粉塵較多的工作場所，應采取嚴格的勞動保護措施，采用各種技術和設備控制工作場所的粉塵含量，以保證勞動者的健康。
小家庭實驗
在水槽或大玻璃容器底部鋪壹層洗過的細沙(約1 cm厚)，然後放壹塊假山形狀的石頭或礦渣。將20%的過濾產品註入容器中。
Na _ 2 SiO _ 3溶液(約為容器體積的3/4)，用玻璃棒在底部鋪上沙子。靜置，液面停止晃動後，用鑷子分離出各種鹽類固體(紅豆大小)，如CuSO4、
MnCl2、CaCl2、CoCl2(氯化鈷)等，被放入沈澱池中不同位置的沈澱物中。很快就可以看到，放鹽的地方，晶體從水底的細沙慢慢向上“生長”。幾個小時後，它會長成各種顏色的“水草”，形成壹個美麗的“水下花園”。
(見上文)
第二節矽酸鹽行業簡介
在日常生活中，我們經常會接觸到壹些矽酸鹽材料，比如我們使用的碗碟，居住的房屋。矽酸鹽材料是由含矽材料加熱制成的。這種制造業稱為矽酸鹽工業，如水泥、玻璃、陶瓷等產品。矽酸鹽工業在國民經濟中占有重要地位。
1.水泥
水泥是壹種非常重要的建築材料，是高層建築和各種建築工程不可或缺的材料。水泥是水硬性的，與水混合後容易凝固變硬。由於這種優良的特性，水泥被用作建築材料。因為它在水中也能硬化，所以也是水下工程的必備材料。
以粘土和石灰石為主要原料，經研磨混合後，在水泥回轉窯中煆燒，再加入適量石膏，研磨成細粉，得到普通水泥。
普通水泥的主要成分是矽酸三鈣(3CaO SiO2)、矽酸二鈣(2CaO SiO2)、鋁酸三鈣(3CaO Al2O3)。
水泥、沙子和水的混合物稱為水泥砂漿，是壹種建築粘合劑，可以粘合磚塊和石頭。
水泥、沙子和礫石的混合物叫做混凝土。混凝土往往由鋼筋制成，也就是我們常說的鋼筋混凝土結構。鋼筋混凝土具有很大的強度，常用於建造高層建築，如高層建築和橋梁。
解放前，中國使用的水泥主要依賴進口。新中國成立後，水泥工業發展迅速。目前，中國水泥產量已躍居世界前列。
數據水泥標簽
水泥在空氣中硬化後，具有抗壓強度，抗壓強度以kg/cm2計算。水泥和砂以1 ∶ 2.5的比例混合制成砂漿試樣。該樣品在水中28天後的抗壓強度稱為水泥標號。例如，1份水泥與2.5份砂混合制成的砂漿試樣，在水中硬化28天後抗壓強度為425 kg/cm2，這種水泥的標號為425。水泥標號越大，性能越好。常用的矽酸鹽水泥有325號、425號、525號、625號，部分高強水泥標號超過1000。
2.玻璃
玻璃是我們每天都能看到的矽酸鹽產品。
窗玻璃是最常見的玻璃，稱為普通玻璃。制造普通玻璃的原料是純堿、石灰石和應時。生產時，將原料粉碎，按適當的比例混合，放入玻璃窯中加強熱量。原料熔化後發生了復雜的物理和化學變化，其中主要反應有:
Na2CO3+SiO2 Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2 CaSiO3+CO2↑
在制作玻璃的過程中，如果加入壹些金屬氧化物，可以制成彩色玻璃。比如含Co2O3(氧化鈷)的玻璃是藍色的，含Cu2O的玻璃是紅色的。我們看到的普通玻璃壹般都是淺綠色的，這是因為原料中摻雜了亞鐵。
玻璃有很多種，除了上面提到的普通玻璃，還有其他玻璃，如應時玻璃、光學玻璃等等。