硅 硅是一種類金屬元素,英文名Silicon,化學(xué)符號(hào)Si,原名矽,原子序數(shù)14,相對(duì)原子質(zhì)量28.085,密度2.33g/cm3,熔點(diǎn)1410℃,沸點(diǎn)2355℃,是元素周期表上IVA族的金屬元素 。硅有兩種同素異形體:晶體硅和非晶硅。晶體硅呈鋼灰色,非晶硅呈黑色。晶體硅是一種堅(jiān)硬而有光澤的原子晶體,具有半導(dǎo)體特性。 硅具有活躍的化學(xué)性質(zhì),在高溫下可與氧等元素結(jié)合。不溶于水、硝酸和 鹽酸 ,溶于氫氟酸和堿液。 硅在自然界中廣泛分布,很少以單質(zhì)形式出現(xiàn),主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在。它在地殼中約占26.4%,是地殼中僅次于氧的第二豐富的元素。 主要用于生產(chǎn)高純半導(dǎo)體、耐高溫材料、光纖通信材料、有機(jī)硅化合物、合金,廣泛應(yīng)用于航空航天、電子電氣、建筑、輕工、醫(yī)療 、農(nóng)業(yè)等行業(yè)。
基本信息
物理性質(zhì)
蒸氣壓
1635℃時(shí)為1Pa;1829℃為10Pa;2066℃為100Pa;2363℃為1kPa;2748℃為10kPa;3264℃為100kPa
原子性質(zhì)
氧化態(tài)
4, 3, 2, 1 ?1, ?2, ?3, ?4
發(fā)現(xiàn)歷史
硅元素的發(fā)現(xiàn)歷史 硅化合物的歷史非常悠久,陶瓷是人類最早知道的硅化合物。為了增加器物的耐火性,會(huì)在器物表面粘上一層粘土,然后燒制。在一定溫度下,其中的粘土?xí)l(fā)生化學(xué)變化,變成玻璃相。但是,由于當(dāng)時(shí)用木頭燒紙的溫度較低,只有少量的粘土?xí)兂刹A?。這些玻璃相結(jié)合其他礦物形成陶瓷
1789年,法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫( Antoine Laurentde Lavoisier)發(fā)表了《化學(xué)基礎(chǔ)論》并在其中提到:“我們用元素或者物體的要素(principles of bodies)這一術(shù)語來表達(dá)分析所能達(dá)到的終點(diǎn)這一觀念?!切┪覀兯J(rèn)為的簡(jiǎn)單的物質(zhì),……由于迄今尚未發(fā)現(xiàn)分離它們的手段,它們對(duì)于我們來說就相當(dāng)于簡(jiǎn)單物質(zhì)。而且在實(shí)驗(yàn)和觀察證實(shí)它們處于結(jié)合狀態(tài)之前,我們決不應(yīng)當(dāng)設(shè)想它們處于結(jié)合狀態(tài)。”這就是最開始人們對(duì)于元素的定義,在這本書之前,人們將元素分為了四個(gè)大類,包括了 33種元素。對(duì)于土這種物質(zhì),人們把它當(dāng)成元素對(duì)待,并分成了石灰、鎂土、重土、礬土、硅土五種。其中把硅土命名為“Silice”,希臘語為“Silex”,意為“火石。一直到1870年,戴維(Humphry Davy)成功的從 苛性堿 中分離出了鈉和鉀后更加證實(shí)了拉瓦錫認(rèn)為的“在實(shí)驗(yàn)證實(shí)它們處于結(jié)合狀態(tài)之前,絕不應(yīng)設(shè)想他們處于結(jié)合狀態(tài)” 鈉和鉀的成功提取為人們提供了兩種還原性較強(qiáng)的還原劑,也為后續(xù)硅的提取奠定了基礎(chǔ)。1808年,大衛(wèi)決定從硅土中提取新元素。然而,由于其獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì),戴維誤以為硅土是一種金屬氧化物。他首先用強(qiáng)電流電解這些土壤。由于硅土熔點(diǎn)高,電解不能使其熔化。然后他嘗試用鈉和鉀來還原,也沒有成功。然而,盡管沒有新的 元素被提取出來,大衛(wèi)更加確信在硅土中有一些未知的元素。至此,二氧化硅中存在某種元素的假設(shè)已經(jīng)基本形成,但尚未得到證實(shí)。 1808年法國(guó)化學(xué)家蓋·呂薩克(Joseph Louis Gay-Lussac)和泰納爾( Louis Jac ques Thenard)提出可以利用具有強(qiáng)還原性的Na和K來提取金屬。1808年,蓋·盧薩克和泰納爾在加熱K和脫水硼酸的混合物,發(fā)現(xiàn)了一種藍(lán)灰色的粉末,也就是硼酸基或者元素硼。硼酸基團(tuán)提取的成功鼓勵(lì)科學(xué)家進(jìn)一步提取硅酸基團(tuán)。1811年,蓋·盧薩克和泰納爾專注于硅的提取。蓋·盧薩克和泰納爾仍然使用鉀作為還原劑,將四氟化硅與金屬鉀共同加熱,觀察到二者發(fā)生劇烈反應(yīng),生成紅棕色粉末(非晶硅,不純凈)。他們發(fā)現(xiàn)這種物質(zhì)的活性足以燃燒。但科學(xué)家們并沒有提純產(chǎn)品,因此產(chǎn)品的性質(zhì)并沒有被揭示出來。 1813年,貝采利烏斯( Jons JakobBerzelius)得在對(duì)礦石進(jìn)行分類時(shí),發(fā)現(xiàn)它們都有同一種物質(zhì)組成,并把這種物質(zhì)稱為“硅酸鹽”。并且斷定他是一種未知元素的氧化物且只溶于氫氟酸。隨后貝采里烏斯成功的利用鉀把硅從四氟化硅中置換出來。隨后,為了驗(yàn)證所得到的新物質(zhì),他將得到的無定形硅置于氧氣中燃燒,生成二氧化硅,從而證明了他從硅土中提取到了 新元素硅,并將其命名為“Silicium”。 1854年,克萊爾·德維爾在進(jìn)行電解制備金屬鋁的實(shí)驗(yàn)時(shí),在 電解槽 的陰極中得到了一種具有金屬光澤的灰色材料,即硅鋁合金。當(dāng)這種材料冷卻時(shí),析出的片狀晶體稱為晶體硅。對(duì)于這種晶體,德維爾認(rèn)為它并不是金屬,而是和石墨片近似。這種硅是具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的單質(zhì)硅,與貝采利烏斯所得到的無定形硅是同素異形體。至此,硅的兩種單質(zhì)都被發(fā)現(xiàn),硅元素的化學(xué)觀基本成型了。
硅的應(yīng)用發(fā)展歷史 人類應(yīng)用硅化合物的歷史可以追溯到上古時(shí)期的制陶工藝。隨著貝采利烏斯利用K還原 氟硅酸鉀 ,得到較為純凈的無定形硅后,早在上古時(shí)期人們就已經(jīng)利用硅氧化物來制陶。隨著貝采利烏斯通過K還原得到無定形硅后,使得科學(xué)家對(duì)硅單質(zhì)產(chǎn)生認(rèn)識(shí)。而后由于硅所具有的優(yōu)異的半導(dǎo)體性質(zhì)構(gòu)成P/N結(jié),從而用作了集成電路的基底。隨后前港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕提出利用石英基纖維來傳遞信號(hào)會(huì)帶來一場(chǎng)信息革命后,康寧公司在上世紀(jì)70年代研發(fā)出來了第一條可以實(shí)現(xiàn)光通訊的光纖,從此人們進(jìn)入信息時(shí)代。
分布情況 硅在自然界中分布極廣,地殼中的含量約為26.4%,僅次于 氧元素 ,其主要存在形式是二氧化硅和硅酸鹽。如果說碳是組成有機(jī)生命體的重要元素,那么硅對(duì)于地殼來說也具有相同地位,在自然界中,沙石、土壤以及空氣中的粉塵都有硅的存在 。
理化性質(zhì)
物質(zhì)結(jié)構(gòu) Si為金剛 石結(jié)構(gòu),在立方Fd?3m空間群中結(jié)晶。硅原子與四個(gè)等效的硅原子成鍵,形成共用角的四面體。所有Si-Si鍵長(zhǎng)均為2.36 ?。下表為其晶胞參數(shù)數(shù)據(jù) 晶系
四方晶系
c
5.44 ?
空間群
Fd?3m
90.00 o
點(diǎn)組
m3?m
90.00 o
原子數(shù)
8
90.00 o
a
5.44 ?
體積
161.32 ?3
b
5.44 ?
帶隙
0.61 eV
物理性質(zhì) 有無定形硅和晶體硅兩種同素異形體。晶體硅為灰黑色,無定形硅為深棕色粉末,密度2.33g/cm ,熔點(diǎn)1410℃,沸點(diǎn)2355℃,晶體硅屬于原子晶體。不溶于水、硝酸和鹽酸,溶于硝酸和氫氟酸的混合物以及堿。硬而有金屬光澤。
化學(xué)性質(zhì) 硅有明顯的非金屬特性,可以溶于堿金屬氫氧化物溶液中,產(chǎn)生(偏)硅酸鹽和 氫氣 。 由于硅的最外層有四個(gè)電子,處于亞穩(wěn)態(tài),因此化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,常溫下很難與其他物質(zhì)(除硝酸與氟化氫的混合液和堿液以外)發(fā)生反應(yīng)。高溫下可以與一些單質(zhì)氣體反應(yīng)(O 2 、Cl 2 、F 2 ) ,也可以與一些氧化物反應(yīng)(硅熱還原法煉鎂) 。
(1)與單質(zhì)反應(yīng)
(2)高溫真空條件下可以與某些氧化物反應(yīng)
(3)與硝酸和氫氟酸的混合液反應(yīng)
(4)與堿反應(yīng)
制備方法 從1975年開始,大量的研究工作集中 在低成本半導(dǎo)體級(jí)硅和太陽能級(jí)硅的技術(shù)上。研究結(jié)果發(fā)表在許多出版物上。目前,低成本太陽能級(jí)硅的制備方法有幾種:(1)還原或熱解揮發(fā)性硅化合物;(2)制備高純硅的氟化工藝;(3)冶金級(jí)硅的精煉;(4)二氧化硅的碳熱還原。
揮發(fā)性硅化合物的還原和熱解 這種方法涉及許多基于氣相提純冶金級(jí)硅的工藝,基本上是氯氫化物技術(shù)的改進(jìn)。
(1)硅烷作為中間體的方法 該工藝的基礎(chǔ)是通過 三氯硅烷 將冶金級(jí)硅轉(zhuǎn)化為硅烷。副產(chǎn)品sicl4和h2可以回收利用。該工藝的第一步是通過SiCl 4 和H 2 與粉碎的冶金級(jí)硅(500°C, 30 MPa,催化劑)反應(yīng)合成三氯硅烷: 第二步是 二氯硅烷 歧化生成硅烷,然后將中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物(60°C, 0.3 MPa,催化劑)進(jìn)行精餾 第三步是硅烷熱解,生成高純度硅(800-1000℃):
熱解通常在密閉空間反應(yīng)器(均質(zhì)熱解)中進(jìn)行,或在 流態(tài)化固體 反應(yīng)器中使用硅種子。常規(guī)管狀儀器也可使用。由于低工藝溫度和幾乎100%的回收率,由此產(chǎn)生的電子級(jí)硅的成本顯著降低。
(2)二氯甲硅烷作為中間體的方法 該工藝的主要步驟是在改進(jìn)的管狀裝置中熱解二氯硅烷。二氯硅烷是由SiCl 4 氫化和SiHCl 3 歧化制得的。因此,初始步驟與硅烷工藝相同,最終步驟與三氯硅烷工藝相同。從純化的SiH 2 Cl 2 中,硅的回收率為40%。這個(gè)過程包括三個(gè)主要步驟:
烷氧基硅烷工藝比 氯化物 -氫化物工藝在環(huán)境上更安全,因?yàn)闆]有任何反應(yīng)中間體有毒或具有侵略性。
氟化工藝 氟化工藝往往被視為一個(gè)單獨(dú)的類別,因?yàn)樽鳛檫@些工藝的原材料,可以使用生產(chǎn)磷酸和含H 2 SiF 6 和SiF 4 的 磷肥 的低成本副產(chǎn)品。在廢物處理中,硅通常以Na 2 SiF 6 的形式濃縮,Na 2 SiF 6 是SiF 4 的前體,SiF 4 4被金屬鈉還原。因此,過程包括以下步驟: 過濾和干燥后,Na 2 SiF 6 在450℃下分解:
提純后的SiF 4 在400~500℃下用液態(tài)鈉還原:
生成的混合物通過在水溶液中浸出或加熱到1440°C以上(高于硅的熔點(diǎn))來分離。過量的氟化鈉可用于 冰晶石 的生產(chǎn)。這樣得到的硅中的硼和磷含量不超過1ppm。在還原之前,SiF 4 通過在300°C的氟化鈉上吸附、在?80-90°C下冷凍或使用活性碳來提純。這樣,SiF 4 的雜質(zhì)含量可降低到1ppm。
冶金級(jí)硅的精煉 冶金級(jí)硅是通過傳統(tǒng)碳熱法進(jìn)行商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的(用于冶金和其他應(yīng)用)。半導(dǎo)體級(jí)硅(KRP)用于電子應(yīng)用,也用作生產(chǎn)三氯硅烷的原料。半導(dǎo)體級(jí)硅中受限制的雜質(zhì)有Fe、Al、Ca、Ti、B和P.從冶金級(jí)材料制備低成本太陽能級(jí)硅長(zhǎng)期以來一直引起廣泛的研究興趣。相當(dāng)大的努力旨在用更簡(jiǎn)單、更便宜但足夠高效的凈化工藝取代復(fù)雜、昂貴的三氯硅烷工藝。為此,有人建議使用冶金工藝,而不是蒸汽相凈化,這提供了高生產(chǎn)率和低成本的優(yōu)勢(shì)。這種工藝被用于提純商用硅。
由于冶金過程在去除雜質(zhì)方面是相當(dāng)有選擇 性的,因此這些過程的各種組合-按一定的順序-通常被采用,例如濕法冶金精煉-液體萃取-氣體萃取或Al-Si體系的再結(jié)晶-液體萃取-定向凝固。這個(gè)過程的每一步都將一些雜質(zhì)的濃度降低了大約一個(gè)數(shù)量級(jí)。凈化效率取決于雜質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)(包括它們的分離系數(shù))和冶金過程的具體情況。
(1)硅的濕法精煉 通過酸處理的濕法冶金精煉通常被用作提純冶金級(jí)硅的第一個(gè)基本步驟。該工藝成本低,設(shè)備簡(jiǎn)單。眾所周知,多晶硅中的大多數(shù)雜質(zhì),特別是金屬,由于偏析系數(shù)低,因此在硅中的固溶性較低,所以沿晶界集中。鑒于此,要將需要精煉的硅研磨到40μ m一下。此外,為了優(yōu)化工藝,可以利用不同酸的組合以及不同溫度和濃度進(jìn)行提煉 ??偟膩碚f,酸處理能使金屬雜質(zhì)含量降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,偶爾也能降低兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。鐵、鋁和鈣這種雜質(zhì)容易去除,鎂、鋯和鎳不容易去除。該過程在去除B、P、C和Cu方面效果較差。與此相關(guān),需要火法冶金過程(氣體和液體萃取)來去除分布在硅內(nèi)部的雜質(zhì) 。
(2)氣體萃取 氣體抽提是冶金級(jí)硅提純中最重要的火法冶金工藝之一。常用的方法是將硅熔化后向內(nèi)部吹氣,從而使得活性氣體與雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并被氣流帶出,實(shí)現(xiàn)精煉的目的。常用的活性氣體是氯、氧和它們的混合物。鋁、鎂、錳和硼這些雜質(zhì)在1400℃以上的條件下可以與 氯氣 反應(yīng)生成具有揮發(fā)性的氯化物。 氫氣、 一氧化碳 、二氧化碳和四氟化硅也被用于氣體萃取。硼雜質(zhì)可以被氫氣反應(yīng)帶走,磷和碳可以被二氧化碳反應(yīng)帶走。硼、銅、鈣以及錳雜質(zhì)可以被四氟化氫反應(yīng)為揮發(fā)性氟化物從而被帶走去除。用SiF 4 + CO混合物處理會(huì)形成揮發(fā)性過渡金屬羰基,如Ni(CO) 4 。在冶金級(jí)硅的商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中,氣體萃取通常用于降低鋁和鈣的濃度,并且可以很容易地與其他冶金凈化工藝相結(jié)合。
(3)液體萃取 該方法采用CaCO 3 -BaO-MgO、Al-SiO 2 、CaO-SiO 2 、CaF 2 -SiO 2 等熔渣處理液態(tài)硅。凈化效率取決于 爐渣 的成分,這個(gè)方法利用了雜質(zhì)在熔渣中和熔融硅中的溶解度不同,從而實(shí)現(xiàn)精煉的目的。添加爐渣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常在硅的5-30 wt %范圍內(nèi) 。 在爐渣處理過程中,與氧氣更易結(jié)合的雜質(zhì)置換進(jìn)爐渣。該工藝有效地去除了Al, Mg, Ca, B, P, Ti, Mn和V。平均而言,雜質(zhì)濃度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。該工藝對(duì)于降低太陽能級(jí)硅制備過程中的B含量時(shí)很好的選擇。
(4)Al-Si系的再結(jié)晶 鋁在相對(duì)較低的溫度下容易溶解硅和固體夾雜物,提供高效的結(jié)晶精煉,而且價(jià)格低廉。該工藝的主要步驟是將硅粉(和雜質(zhì))溶解在鋁中;冷去后利用硅不與酸反應(yīng)的特點(diǎn),將鋁和雜質(zhì)用酸去除從而得到較高純度的硅。重結(jié)晶是一種相對(duì)廉價(jià)和有效的工藝,適用于去除B、P、Fe、Ca、Ti、Cu、Cr和M。 將這一工藝與液態(tài)(渣)提取相結(jié)合,可以顯著提高冶金級(jí)硅的純度。雜質(zhì)濃度可降低到以下水平(Ppm):Al<1;Fe<1.1;B<2;P<2;以及Ti<0.5。通過隨后的定向凝固,金屬雜質(zhì)的濃度可以進(jìn)一步降低至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
(5)定向凝固 這一步是硅精煉的最重要的一步,它決定了所制得的硅是否達(dá)到太陽能級(jí)。它還允許凈化過程與不同技術(shù)的晶體生長(zhǎng)相結(jié)合。
二氧化硅的碳熱還原 二氧化硅的碳熱還原的過程可以用這個(gè)反應(yīng)式進(jìn)行表達(dá):
該方程描述了整個(gè)反應(yīng)過程,實(shí)際上涉及到作為反應(yīng)中間體的SiC和SiO氣體的形成。自由硅是SiO和SiC在1900°C以上反應(yīng)產(chǎn)生的:
碳熱還原過程的一個(gè)值得注意的特征是氣相主要由SiO和CO組成。這一過程伴隨著明顯的SiO形式的硅損失,根據(jù)還原劑的性質(zhì)和 石英巖 的質(zhì)量(還原能力),損失可能高達(dá)10%-30%。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、重要的半導(dǎo)體材料 在單晶硅中摻雜不同的元素,可以形成p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體,例如在硅中摻雜少量的硼元素可以形成P型半導(dǎo)體,這種半導(dǎo)體是因?yàn)榕鹱钔鈱佑腥齻€(gè)電子,與硅結(jié)合后會(huì)使得硅中留下一個(gè)電子空穴,從而使得硅變得更易與電子結(jié)合;在硅中摻雜磷元素可以形成N型半導(dǎo)體,這是由于磷是第Ⅴ族元素,它 最外層電子數(shù) 是五,與硅晶體結(jié)合后會(huì)留有一個(gè)活潑的單電子。當(dāng)這兩種半導(dǎo)體結(jié)合后會(huì)構(gòu)成P/N結(jié),這種結(jié)構(gòu)可以用于太陽能電池,將光輻射能轉(zhuǎn)化為電能。 此外硅也廣泛用于制作二極管、集成電路這些元件中。
2、在航天航空中的應(yīng)用 現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展對(duì)高溫環(huán)境下應(yīng)用的各種材料提出了越來越高的要求,既要在高溫下保持很高的強(qiáng)度、硬度,又必須抗氧化、耐腐蝕和承受溫度劇變。金屬陶瓷是介于高溫合金和陶瓷之間的一種高溫材料,它兼顧了金屬的高韌性、可塑性和陶瓷的高熔點(diǎn)、耐腐蝕和耐磨損等特性,在航空航天、溫度測(cè)量、核能及加工制造等領(lǐng)域中擁有廣闊的應(yīng)用前景。
此外在飛機(jī)運(yùn)行的服務(wù)期間,侵蝕引起的退化是常見的。而 鋁硅合金 (Al–Si),由于其高比強(qiáng)度和低密度,廣泛應(yīng)用于需要輕金屬的航空領(lǐng)域。
3、光導(dǎo)纖維 光導(dǎo)纖維是以二氧化硅為原料所制備成一種可以將光信號(hào)通過全反射實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳導(dǎo)的一種材料,在通信領(lǐng)域中光導(dǎo)纖維傳遞到信息量更高,而且具有高度的保密性。除了通信技術(shù)領(lǐng)域外,光導(dǎo)纖維也在醫(yī)學(xué),照明等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
4、農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 適宜濃度的硅可以提高雜交水稻葉片中 葉綠素 和 類胡蘿卜素 的含量,使得葉綠體增大,基粒增多,提高 光合速率 ,提高農(nóng)作物根系活力和 根氧化力 ,滿足根系生長(zhǎng)需求。 硅還會(huì)影響農(nóng)作物的 蒸騰作用 ,使得農(nóng)作物具有抗倒伏、抗干旱的能力。 硅能維持農(nóng)作物生理代謝的環(huán)境穩(wěn)定,提高農(nóng)作物的抗鹽性。添加硅元素可以抑制鹽脅迫環(huán)境下水稻對(duì)Na 的吸收,促進(jìn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素(P、K、Ca)的吸收;可以降低鹽脅迫下水稻葉片 丙二醛 的含量,使水稻根系的活力增強(qiáng)。 硅元素協(xié)助農(nóng)作物抵御病蟲害的侵襲,不僅有效而且無污染。農(nóng)作物吸收硅后可以緩解細(xì)菌和真菌對(duì)農(nóng)作物造成的危害,比如水稻易得的稻瘟病、紋枯病、胡麻葉斑病和白葉枯病;黃瓜、小麥、草莓等易得的白粉病。
硅改善農(nóng)作物營(yíng)養(yǎng)元素的吸收與分配,減少化肥對(duì)農(nóng)作物的不良影響,為了降低氮肥、磷肥施入過多對(duì)農(nóng)作物造成的貪青、倒伏和減產(chǎn)等現(xiàn)象,可以減施 氮磷鉀 ,增施硅元素,促進(jìn)主動(dòng)吸硅植物對(duì)氮、磷、鉀的吸收,并優(yōu)化其在各器官中的分配比例。
安全事宜 硅是人體必需的微量元素之一。占體重的0.026%。飲食中硅明顯缺乏就可造成骨的形成障礙,這種作用可在長(zhǎng)期不經(jīng)腸道進(jìn)食的兒科病人身上觀察到。另外,應(yīng)考慮的是,硅的缺乏可影響膠原的形成和外傷病人的痊愈。
過量表現(xiàn) 大多數(shù)硅的化合物口服是無毒的,不過飼含高硅植物的反芻動(dòng)物可發(fā)生含硅的 腎結(jié)石 ;人的腎結(jié)石內(nèi)也可能含有硅酸鹽。
每日攝入量估計(jì)量 盡管尚不知道硅的特殊生化功能,但動(dòng)物試驗(yàn)的結(jié)果提示人體需要硅。然而,要提出一個(gè)合適的每日硅攝入量是困難的,因?yàn)闆]有適當(dāng)?shù)娜梭w實(shí)驗(yàn)資料,有用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)資料也有限。動(dòng)物性膳食含硅大約16.76 MJ/kg。人進(jìn)食這樣的食物平均每日硅的攝入量為8.37 MJ/kg~10.46 MJ/kg,因此,根據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的資料,假如飲食中的硅有高的可吸收性和有效性,那么,人每日硅需要量就相當(dāng)小,即2 mg~5 mg,不過由于大部分飲食中的硅是無法直接被吸收的,并且衰老和低雌性激素也會(huì)抑制硅的吸收,所以每日攝入量應(yīng)大于2 mg~5 mg。根據(jù)FDA計(jì)算每日飲食硅攝入量女性在19 mg,男性40 mg,根據(jù)人體調(diào)節(jié)平衡的資料顯示,每日攝入量應(yīng)在21~46 mg,英國(guó) 人平均為31 mg, 因此總的來說每日攝入量建議在20~50 mg。
急救措施 眼睛:立即沖洗 - 如果這種化學(xué)物質(zhì)接觸眼睛,請(qǐng)立即用大量水清洗(沖洗)眼睛,偶爾抬起下眼瞼和上眼瞼。立即就醫(yī)。
呼吸:新鮮空氣 - 如果一個(gè)人吸入大量這種化學(xué)物質(zhì),請(qǐng)立即將暴露的人轉(zhuǎn)移到新鮮空氣中。其他措施通常是不必要的。
吞咽:立即就醫(yī) - 如果吞咽了這種化學(xué)物質(zhì),請(qǐng)立即就醫(yī)。
消防安全 單質(zhì)硅在暴露于火焰或與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)易燃。在氣態(tài)氯中自發(fā)燃燒,硅與 鈉鉀合金 反應(yīng)生成 硅化鈉 ,在空氣中自燃。硅、鋁和 氧化鉛 的混合物在加熱時(shí)會(huì)爆炸。當(dāng)三氟化錳在玻璃中加熱時(shí),玻璃中會(huì)發(fā)生涉及硅的劇烈反應(yīng)。與 氟化銀 急劇地發(fā)生反應(yīng)。硅如果以粉末或顆粒形式與空氣混合,則可能出現(xiàn) 粉塵爆炸 。如果干燥,可以通過旋轉(zhuǎn)、氣動(dòng)運(yùn)輸、澆注等方式進(jìn)行靜電充電。最小爆炸濃度為:160g/m3。根據(jù)OSHA標(biāo)準(zhǔn),允許硅粉塵暴露限值為:15 mg/cu m. /總粉塵/,允許接觸限值為:5 mg/cu m. /可吸入部分/。