五、硅及其化合物的物化性质

        硅是自然界中分布较广的元素之一。就其含量而言，仅次于氧，在地壳中占第二位。硅的主要物理性质如下：
           熔点：1414℃
           沸点：2287℃

        硅与铁可按任一比例相互熔合在一起。如共晶体（20%Si）的熔点为1195℃，共晶体（51% Si）的熔点为1212℃，共晶体（59% Si）的熔点为1207℃。

        随着含硅的不同，可能有下列化合物：FeSi（33.3%Si），Fe3Si2（25.1%Si），Fe2Si5（55.68%Si）。其中最稳定的硅化物是硅化铁（FeSi）。硅化铁的熔点为1410℃，熔化时不分解，仍以硅化铁的形式存在于液态合金中。硅化铁生成时放出大量的热。

        Fe+Si= FeSi+53997焦

        硅45（含硅40~47%）的熔化温度为1360~1280℃；硅75（含硅72~80%）的熔化温度为1290~1340℃。

        硅铁的比重取决于硅铁的含硅量，含硅量越高，则比重越小。

        硅铁中的含铝量决定于原料中的Al2O3含量，一般约为2%。硅和铝不生成化合物。

        硅和钙生成化合物Ca2Si、CaSi和CaSi2，基中CaSi最稳定。

        硅和硫生成化合物SiS和SiS2，这些化合物在高温下变成挥发性的物质，并随炉气逸出。
        硅和氢生成下列化合物：Si2H2、Si2H和SiH4，在正常条件下，SiH4最稳定，当温度大于400℃时，SiH4按下式分解：

        SiH4= Si+2H2

        氢在硅铁中的溶解度随温度的升高而增加，当硅铁的含硅量为33.3%时，氢的溶解度最小。

        在生产过程中，硅铁可能吸收原料中和锭模涂料中的水分解而生成的氢，在1650℃时，硅75含氢达0.003%。实际硅75含氢达0.0025%。因此，硅铁中的氢是钢中氢之来源之一。

        碳和硅生成稳定的碳化物——碳化硅SiC。碳化硅的比重为3.2，硬度为9.5~9.75H。由Si和C生成SiC的反应式为：

        Si（固）+C（固）= SiC（固）

        把粉状硅和碳的混合物在真空（0.005毫米汞柱）下加热到1250~1300℃，开始生产SiC，到1400℃时，生成SiC的速度相当大。SiC的分解温度在2200~2700℃间，在这样高的温度下，部分碳化硅蒸发，部分碳化硅分解成硅蒸气和石墨碳。

        由于碳化硅中的夹杂成分不同，碳化硅的颜色也不同，在炉中发现的碳化硅，可能是焦炭，SiC和其他物质的混合物。

        硅的氧化物

        硅和碳一样，也有两种氧化物：SiO和SiO2，SiO在高温下才能生存，在自然界中硅的氧化物只有一种形式SiO2。SiO2的熔点为1710℃，有八个变态：α、β石英、α——β和γ——磷石英，α——β——白石英及SiO2玻璃。其中只有四个变态是稳定的：α——和β石英，α——磷石英和β——白石英。

        实际生产中需要关心的是α——和β石英，在848K时，β——石英转变成α——石英，同时体积增加，机械强度下降。在实际生产中，有时由于升温太快，β——石英也可能来不及转化成α——石英，而以不稳定的形式继续存在，一直到熔化为止。其他各种变态也有类似的性质，当加热（或冷却）过快时，各种变态的转化也可能不发生。玻璃就是液态的SiO2急速冷却后的产物，它是一种不稳定的形态，生产时，扒出来的炉料呈玻璃状。就是半熔的SiO2急速冷却后形成的。

        硅石的电阻很大，其电阻随着温度的升高而下降。

        SiO2的粘度很大，其粘度亦随着温度的升高而下降，由于二氧化硅的粘度很大，因而阻碍了Si02与其他物质进行反应。

        一氧化硅

        一氧化硅只在温度大于1500℃才存在，当温度低于1500℃时，Si0按下式分解：

        2SiO=Si+Si02

(未完待续)