美麗科學



硅(Si)是極為常見的一種非金屬元素。它在地殼中的含量比鋁要多一些,僅次于氧。硅單質為深灰色晶體,泛藍色光澤。但自然界中的硅極少以單質形式存在,而是以二氧化硅(SiO2)或者硅酸鹽化合物的形式,廣泛存在于巖石、沙礫與塵土中。如果說碳是地球上所有生物的基石,那么硅就是地球的基石。
雖然“硅石”這個詞聽起來粗糲而狂野,但硅元素卻在尖端科技中發揮著極其重要的作用。硅是一種常見的半導體材料,硅片經過加工后可以作為芯片使用,而芯片是現代信息技術的基礎,是計算機、手機、電視等設備智能化系統的心臟。另外,硅也是太陽能電池的主要原料之一,在新能源的利用上有著舉足輕重的作用。
地球生物中,有一類名為硅藻的單細胞植物,它的細胞外覆有硅質的細胞壁。由于硅與碳的性質類似,因此有人猜測,可能存在類似碳基生命的硅基生命,硅藻的存在使得硅基生命的存在成為可能。但硅藻還只是一種相對初級的生命形態,更高級別的硅基生物在地球上還未被發現。很多科幻小說中常常將更為復雜的硅基生命設定為外星人的形象。
二氧化硅是自然界中廣泛存在的一種物質,是沙土的主要組成成分。自然界中它的含量約占地殼質量的1/10。二氧化硅存在結晶態和無定形態兩種形態。結晶態的天然二氧化硅俗稱石英,是一種儲量豐富的礦物。石英有多種變體,其中很多變體都屬于寶石,例如無色透明的晶體就是水晶,帶有條帶狀紋理的晶體集合體則被稱為瑪瑙。它們很早就被作為寶石看待,很多古代遺跡中都有它們的身影。石英玻璃則是無定形態二氧化硅的一種,是生活中極為常見的一種材料。此外,二氧化硅家族中最為名貴的寶石品種被稱為歐珀,學名蛋白石,也是由非晶質二氧化硅水合物構成的,歐珀以其豐富多樣的變彩效果受到人們的喜愛。
問:硅膠為什么能用來當干燥劑?
答:硅膠又叫硅酸凝膠,是一種多孔粒狀二氧化硅水合物,除了強堿、氫氟酸外,它不與其他任何物質發生反應,不溶于水和其他溶劑,化學性質穩定。硅膠是由硅酸鈉加酸后洗滌、干燥制得,具有開放的多孔結構,表面積大,能夠吸附很多物質,包括水分,因此人們常常使用硅膠作為干燥劑。這種硅膠是用氯化鈷溶液浸泡后經過烘干和活化處理的,吸水前呈藍色,吸水后會變成紅色,又叫變色硅膠,可以重復使用。
硅膠是一種很安全的物質,一般不與其他物質發生反應,所以可與藥品、食品直接接觸。如果不小心誤食了少量硅膠干燥劑,也不用擔心,它會隨著人體排泄物一起排出,不會對人體造成傷害。