硅酸鹽材料課件

硅酸鹽材料硅酸鹽材料1

目錄硅酸鹽的定義、分布及表示方法硅酸鹽的結(jié)構(gòu)硅酸鹽產(chǎn)品目錄硅酸鹽的定義、分布及表示方法2定義：硅酸鹽指的是硅、氧與其它化學(xué)元素（主要是鋁、鐵、鈣、鎂、鉀、鈉等）結(jié)合而成的化合物的總稱。分布：它在地殼中分布極廣，是構(gòu)成多數(shù)巖石（如花崗巖）和土壤的主要成分。自然界存在的各種天然硅酸鹽礦物約占地殼質(zhì)量的90%以上?；◢弾r貓頭鷹墨綠色花崗巖硅酸鹽的定義及分布硅酸鈉（Na2SiO3）Na2SiO3的水溶液俗稱“水玻璃”，常用作粘合劑。定義：硅酸鹽指的是硅、氧與其它化學(xué)元素（主要是鋁、鐵、鈣、3硅酸鹽的表示方法

硅酸鹽的成分大多比較復(fù)雜，通常寫成氧化物的形式。氧化物的順序：活潑金屬氧化物→較活潑金屬氧化物→二氧化硅→水氧化物前系數(shù)的確定：除氧元素外，其他的元素按配置前后原子個數(shù)守恒原則配置系數(shù)。幾種天然硅酸鹽的化學(xué)式如下：高嶺土Al2O3·2SiO2·2H2O白云母K2O·3Al2O3·6SiO2石棉CaO·3MgO·4SiO2正長石K2O·Al2O3·6SiO2硅酸鹽的表示方法幾種天然硅酸鹽的化學(xué)式如下：4硅酸鹽的溶解性在硅酸鹽中，僅堿金屬鹽能溶于水。將Na2CO3與SiO2共熔可制得硅酸鈉，其透明的漿狀溶液稱作“水玻璃”，俗稱“泡花堿”。與硅酸是多種多種多硅酸的混合物相似，硅酸鈉也是多種多硅酸鈉的混合物。因而在水玻璃中Na2CO3和SiO2的物質(zhì)的量不是固定的，它可在一定范圍內(nèi)變動。工業(yè)上把水玻璃中SiO2和Na2O的摩爾比稱作水玻璃的“模數(shù)”。水玻璃是紡織，造紙，制皂，鑄造等行業(yè)。除堿金屬硅酸鹽外，其他的硅酸鹽均不溶于水。硅酸鹽的溶解性在硅酸鹽中，僅堿金屬鹽能溶于水。5硅酸鹽結(jié)構(gòu)的特點a.結(jié)構(gòu)中Si4+間沒有直接的鍵,它們是通過O2-連接起來的;b.結(jié)構(gòu)是以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)；c.每一個O2-只能連接2個硅氧四面體;d.硅氧四面體只能共頂連接，而不能共棱和共面連接。硅酸鹽結(jié)構(gòu)的特點6單聚硅酸根

單個的硅氧四面體，其中Si：O=1:4。例如自然界中存在的橄欖石Mg2SiO4就是這種正硅酸鹽。SiOOOO正硅酸根SiO44－橄欖石是鎂橄欖石（Mg2SiO4）和鐵橄欖石（Fe2SiO4）系列的中品種。單聚硅酸根單個的硅氧四面體，其中Si：O=1:4。S7二聚硅酸根

兩個硅氧四面體通過共用一個氧原子連結(jié)起來，其中Si：O=2:7（1:3.5）。例如自然界中的鈧硅石Sc2Si2O7，異極礦Zn4Si2O7(OH)2·H2O焦硅酸根Si2O76－

異極礦二聚硅酸根兩個硅氧四面體通過共用一個氧原子連結(jié)起來，其中8鏈聚硅酸根

常見有單鏈和雙鏈兩種，具有纖維狀結(jié)構(gòu)單鏈由硅氧四面體連結(jié)成無限長的鏈，相鄰兩個硅氧四面體共用1個氧原子。在無限長的鏈聚硅酸根中Si：O=1:3。通式為SinO3n+1,帶2n+2個負(fù)電荷。[SinO3n+1](2n+2)－鏈聚硅酸根常見有單鏈和雙鏈兩種，具有纖9

雙鏈猶如兩個單鏈相互聯(lián)結(jié)而成。其中Si：O=4:11.

陰離子硅酸根鏈之間分布著帶正電的金屬離子，靠靜電引力使鏈結(jié)合在一起。

10石棉石棉又稱“石綿”，指具有高抗張強度、高撓性、耐化學(xué)和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品。它是天然的纖維狀的硅酸鹽類類礦物質(zhì)的總稱。石棉由纖維束組成，而纖維束又由很長很細(xì)的能相互分離的纖維組成。石棉具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性，是重要的防火、絕緣和保溫材料。不同種類的石棉，物理機械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也都不同。石棉纖維長度一般為3～50毫米，也有較長的。中國發(fā)現(xiàn)最長的石棉纖維達2.18米，是目前世界上最長的。石棉11藍石棉

溫石棉藍石棉溫石棉12片狀聚硅酸根

每一個硅氧四面體通過共用3個氧原子分別與鄰近3個硅氧四面體連結(jié)，形成片層狀結(jié)構(gòu)，片層之間靠金屬離子的靜電引力結(jié)合在一起，如云母。云母KMg3(OH)2Si3AlO10片狀聚硅酸根每一個硅氧四面體通過共用3個氧原子分13網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根

網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根：硅氧四面休間通過共用4個氧原子而組成各種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如果在某個硅氧四面體中有鋁原子代替了硅原子，形成的鋁硅酸根網(wǎng)絡(luò)骨架中就帶了負(fù)電荷，因此在骨架的空隙中必須有平衡骨架負(fù)電荷的陽離子存在。如用作催化劑或催化劑載體的沸石分子篩。網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根網(wǎng)絡(luò)狀聚硅酸根：硅氧四面休間通過14分子篩——合成鋁硅酸鹽

自然界中存在的某些硅酸鹽和鋁硅酸鹽具有籠形三維結(jié)構(gòu)，可以有選擇地吸附一定大小的分子，這種作用叫做分子篩作用。通常把這樣的天然硅酸鹽和硅鋁酸鹽叫做沸石分子篩稱為沸石分子篩。例如八面沸石、絲光沸石等。分子篩具有篩分不同大小分子的功能。與普通篩子不同，普通篩子是小于孔徑的物資可以通過篩子，大于篩孔的物質(zhì)篩不過去。分子篩卻相反，小于分子篩篩孔的分子進入分子篩后易被吸附于孔穴中，大于分子篩孔徑的分子則難以進入孔穴中而從分子篩小晶?？障吨g通過。優(yōu)點：分子篩是一種新型的高效能、高選擇性、機械強度大、熱穩(wěn)定性好、成本低廉的吸附劑、干燥劑、分離劑和催化劑，在化工、冶金、石油、電子、醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。分子篩的選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于活性炭等吸附劑。分子篩——合成鋁硅酸鹽自然界中存在的某些硅酸鹽和鋁硅15絲光沸石絲光沸石16

硅酸鹽產(chǎn)品硅酸鹽產(chǎn)品17玻璃無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬（硅酸鹽材料）陶瓷水泥t非傳統(tǒng)無機非金屬（高溫結(jié)構(gòu)陶瓷、生物陶瓷、光導(dǎo)纖維等）玻璃無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬（硅酸鹽材料）陶瓷水泥t非傳18一、玻璃純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(SiO2)2、反應(yīng)原理：復(fù)雜的物理、化學(xué)變化，主要反應(yīng)：Na2CO3+SiO2===Na2SiO3+CO2↑

高溫

CaCO3+SiO2===CaSiO3+CO2↑

高溫3、主要成分：1、原料：硅酸鈉(Na2SiO3)、硅酸鈣(CaSiO3)、二氧化硅(SiO2)一、玻璃純堿(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)和石英(S19學(xué)與問玻璃為什么可以被人工吹制成形狀不同的制品？玻璃沒有一定的熔點，而是在某個范圍內(nèi)逐漸軟化，在軟化狀態(tài)時，可以被吹成任何形狀的制品．玻璃沒有固定的熔點。沒有一定的熔點而在某一溫度范圍內(nèi)逐漸軟化的物質(zhì)。（介于晶體與非晶體之間。）實例特性定義玻璃態(tài)物質(zhì)學(xué)與問玻璃為什么可以被人工吹制成形狀不同的制品？玻璃沒有一定20性能：透光性能好、折光率高特殊玻璃：在生產(chǎn)過程中加入不同的物質(zhì)，調(diào)整玻璃的化學(xué)組成，可以制得具有不同性能和用途的玻璃。⑴硼硅酸鹽玻璃：性能：膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好，更耐高溫和耐化學(xué)腐蝕．

用途:

高級化學(xué)儀器過量的SiO2或加入B2O3⑵光學(xué)玻璃：用途：眼鏡片、照相機、望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡中的透鏡等光學(xué)儀器

加入PbO性能：透光性能好、折光率高特殊玻璃：在生產(chǎn)過程中加入不同的物21方法：普通玻璃在鋼化爐里加熱軟化，取出后再急速冷卻。藍色(Co2O3)

紅色(Cu2O)

淡綠色(FeO)⑶彩色玻璃：金屬氧化物均勻地分散到玻璃態(tài)物質(zhì)里，使玻璃呈現(xiàn)特征顏色。⑷鋼化玻璃（工藝處理）用途:

工藝玻璃制品用途:

汽車或火車車窗性能:

機械強度大、抗震烈、不易破碎；碎塊無棱角方法：普通玻璃在鋼化爐里加熱軟化，取出后再急速冷卻。藍色(C22二、陶瓷

陶器的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個重要的里程碑，是人類第一次學(xué)會用黏土等天然物為原料，通過物理方法和化學(xué)反應(yīng)制造出來的一種有用的人造材料。我們在日常生活中接觸過哪些陶瓷制品?討論:圖3-25秦兵馬俑是陶制品圖3-26景德鎮(zhèn)瓷器聞名世界我國陶都江蘇宜興的陶器和瓷都江西景德鎮(zhèn)的瓷器，在世界上都享有聲譽。瓷器（英文名china）成為中華民族文化的象征之一。二、陶瓷陶器的發(fā)明是人類早期科學(xué)技術(shù)發(fā)展史上的一個重23器別比較項陶器瓷器溫度最低甚至達到800℃以下，最高可達1100℃左右大都在1200℃以上，甚至有的達到1400℃左右質(zhì)地陶器燒成溫度低，坯體并未完全燒結(jié)，胎體硬度較差瓷器的燒成溫度高，胎體基本燒結(jié)原料黏土高嶺土透明度不具備半透明特性半透明釉料陶器有不掛釉和掛釉的兩種，掛釉的陶器釉料在較低的溫度下燒成①在高溫下與胎體一次燒成；②在高溫素?zé)ド显賿斓蜏赜裕诙蔚蜏責(zé)商掌?、瓷器的區(qū)別比較：器別比較項陶器瓷器溫度最低甚至達到800℃以下，最高可24土器、陶器炻器、瓷器種類抗氧化、抗酸堿耐腐蝕、耐高溫絕緣、易成型性能反應(yīng)條件高溫混合、成型干燥、燒結(jié)冷卻生產(chǎn)過程黏土、高嶺土主要原料圖3-27陶器制造過程示意圖土器、陶器炻器、瓷器種類抗氧化、抗酸堿耐腐蝕、耐高溫絕緣、易25一般燒制的陶瓷制品，表面比較粗糙，而且有不同程度的滲透性。但日常生活中的許多陶瓷制品，表面光滑、不滲水，而且色彩豐富，非常漂亮。這是因為燒制前在坯體表面涂上一層彩釉的緣故。在普通釉料中加入一些重金屬離子即可制得彩釉。加入的重金屬離子不同，空氣用量不同，彩釉的顏色不同。藍藍、淡藍Co藍綠黃、綠、褐Cr紫、黑褐紫、褐Mn紅藍綠Cu藍、綠黃、紅、褐、黑Fe空氣不足空氣過量燒制時的空氣用量與彩釉顏色加入釉料的金屬元素一般燒制的陶瓷制品，表面比較粗糙，而且有不同程度26在普通釉料中加入不同的金屬元素，燒制時的空氣用量不同，都會影響彩釉的顏色，這對你有什么啟示？陶瓷具有抗氧化、抗酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型等許多優(yōu)點。一些耐高溫、耐高壓的新型陶瓷被用來代替鋼材使用。生活餐具、電器絕緣瓷、實驗室坩堝和蒸發(fā)皿。學(xué)與問1、在普通釉料中加入不同的金屬元素，燒制時生成不同的金屬氧化物，不同金屬氧化物的顏色不同；2、燒制時空氣用量不同，得到金屬離子的氧化態(tài)不同，顏色也不同在普通釉料中加入不同的金屬元素，燒制時的空氣用量不27享有盛譽的中國古代陶瓷享有盛譽的中國古代陶瓷28三、水泥水硬性（水泥與水摻和、攪拌并經(jīng)靜置后很容易凝固變硬，這就叫做水泥的水硬性）硅酸三鈣3CaO?SiO2硅酸二鈣2CaO?SiO2鋁酸三鈣3CaO?Al2O3高溫水泥回轉(zhuǎn)窯粘土石灰石石膏（輔料）主要性能主要成分

反應(yīng)條件

主要設(shè)備

主要原料原料研磨混合煅燒(回轉(zhuǎn)窯)水泥加入石膏水