1、硅是亲氧元素,指硅对氧有极强的亲和力,极易与氧结合形成稳定的Si-O键,因此在自然界中硅从不以游离态存在,总是以二氧化硅和硅酸盐的形式出现。
2、其根本原因在于Si-O键的键能高达452 kJ/mol,属于极性共价键,非常牢固,硅与氧化合后体系能量显著降低,故反应极易发生且产物十分稳定,硅在自然界中同样表现出与铝相似的亲氧性。
3、正因如此,地壳中硅的含量仅次于氧,主要以石英、长石、云母等矿物存在,约占岩石圈总质量的85%以上,这也解释了为何沙粒、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅。
4、由亲氧性还可推出硅的化学性质:常温下硅表面易生成致密的二氧化硅保护膜,加热时硅能在氧气中燃烧生成SiO₂;反过来,要制取单质硅必须用焦炭在高温下还原二氧化硅,即工业上SiO₂ + 2C 高温 Si + 2CO↑,需消耗大量能量才能打破牢固的Si-O键。
学习提示:亲氧强调的是与氧结合的倾向和产物稳定,并非硅喜欢氧气,类似地铝也是典型的亲氧元素,两者常放在一起类比记忆。
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