使用者23877886869573952020-02-09 04:33:32

矽（單質）是19世紀末才被製備出來。但矽的化合物，主要指矽酸鹽，則在沒有人類的時候就已經存在，並且從“人類”誕生以來就一直對人類文明進行著貢獻了，是人類生存的物質基礎（之一）。氧、矽、以及其他金屬元素組成了矽酸鹽，這種以矽氧四面體為基本骨架的物質，就是地殼的主要成分。鋁元素部分取代矽元素後（1個鋁原子也同樣可以形成4個共價鍵（含1個配位鍵），所以鋁原子可以取代矽氧四面體中的部分矽原子。但由於鋁是+3價的，矽是+4價的，同時也會混進來一些鹼金屬元素來平衡電荷），形成的鋁矽酸鹽也是地殼的重要成分。這大概就是從質量分數來看，地殼的元素排名為氧、矽、鋁、鐵、鈣……的原因吧。上文說的矽酸鹽以及鋁矽酸鹽，其實就是各種岩石、沙子、土壤。（但有些石頭並不是矽酸鹽）已有資料可以證明，人類對天然矽酸鹽的利用可追溯到遠古的石器時代。當時的原始人利用山洞藏身棲息，並用天然石塊作為狩獵、防禦武器以及最初的勞動工具。這些原始石器的使用，逐漸促成人類的手足分工及雙手功能的完善。在北京周口店猿人遺址發掘出來的粗糙石器，據考證距今已有四、五十萬年曆史。這些石器大抵是由脈石英、砂石或燧石形成的天然拳狀石塊或帶有刃狀邊緣的十片。而從北京人遺址附近，距今約一萬餘年的山頂洞人遺址中發掘出來的各種石器已有明顯的人類磨製加工的痕跡，它們的形狀也更加多樣化。……————《無機化學叢書 第三卷 碳矽鍺分族》所以說，“人類”剛剛誕生的時候，由於生產力的低下，石器幾乎是人類可以使用的唯一工具。剛開始“笨笨”的就用天然的石頭，或者是“打製”一下，後來學聰明瞭就會把石頭磨磨變成功能更強大的石頭。再後來，人類學會使用的火，生產力大大提高。雖然並不知道人類發現火是不是因為燧石，但燧石（也叫火石，主要成分為二氧化矽，含有其他雜質）對人類廣泛使用火提供了基礎。當人類會使用火以後，就逐漸會冶煉青銅了，狩獵和生產工具也從大石頭（矽酸鹽）改為金屬了。但有了火之後的人類又學會了“精細”地加工矽酸鹽了，人們“淘氣”地燒製出了“陶器”，這樣就不用把食物直接放在火上燒了，還會做陶盆、陶罐。這已經算是六千年前的“矽酸鹽工藝”了啊。有了陶器還不夠，我們聰明的人類還在公元前的埃及就弄出來玻璃這麼奇葩的東西啊！它可是透明的啊！小的時候我覺得這真的是好神奇的東西啊，又硬又透明。而且，我們現在還在用玻璃呢。據傳當時埃及的某些湖岸盛產天然鹼（碳酸鈉）。人們發現，當天然鹼與砂石混合，再經高溫熔化，便可得到一種美麗透明的物塊，這就是玻璃。————《無機化學叢書 第三卷 碳矽鍺分族》這個過程的化學方程式貌似高一的時候是考過的，但好像還需要碳酸鈣這種原料。此外就是我們人類文明的各種裝飾品，像什麼石英呀、水晶呀、瑪瑙呀，美美噠都是二氧化矽呀。所以二氧化矽也是可以用來做化學儀器的，各種石英玻璃管，瑪瑙研缽。沙子在建築上也是常用的，而水泥更是到現在仍然廣泛使用的建築材料。水泥的主要成分是矽酸鈣和鋁酸鈣（也可以認為是鋁矽酸鈣）。家裡裝修也需要用瓷磚。最後最重要的，矽單質是一中重要的半導體材料，很多晶片都是矽制的，所以你能用電腦或手機上知乎來提問，都是高純矽（純度裡有好多好多個9哇）的功勞。二氧化矽是光導纖維的主要成分，因為光在裡邊會發生全反射，可以減少資訊的損失，而以最快的光速來傳遞資訊提高長程資訊傳遞的效率。光纖之父高錕也因“在纖維中傳送光以達成光學通訊的開拓成就”獲得了2009年的諾貝爾物理學獎。暫時就想到這麼多啦。