SiO2，也称为二氧化硅，是一种坚硬且难熔的固体。距离地面16公里处，几乎65%的矿石是二氧化硅。天然二氧化硅可分为结晶和无定形。结晶二氧化硅主要存在于石英矿石中，纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英为晶体。二氧化硅是由硅原子和四个氧原子组成的四面体原子晶体。整个晶体可视为一个巨大的分子。无定形二氧化硅是一种白色固体或粉末，具有非常稳定的化学性质。它不溶于水，不与水反应。它是一种酸性氧化物，不与一般酸反应。气态氟化氢或氢氟酸与二氧化硅反应生成气态四氟化硅。与热强碱溶液或熔融碱反应生成硅酸盐和水，与多种金属氧化物在高温下反应生成硅酸盐。用于制造石英玻璃、光学仪器、化工器具、普通玻璃、耐火材料、光纤、陶瓷等。


二氧化硅的化学性质非常稳定。不溶于水和一般酸，但可与氢氟酸反应生成四氟化硅气体。当二氧化硅和某些金属的强碱或碳酸盐在高温下共熔时，就会形成硅酸盐。在高温下熔化，然后让熔体冷却。随着温度降低，熔体变得越来越粘稠，最终硬化，得到石英玻璃。石英玻璃制成的容器在突然冷却和加热时不容易破裂。石英玻璃也能穿透紫外线。因此，石英玻璃被用来制造汞蒸气紫外线灯，以及一些利用紫外线的光学仪器和高温仪器。


准备

硅溶胶是在硅铁合金中引入氯化氢制备四氯化硅，然后在氢氧火焰中加热分解而成。湿硅，由硅酸钠和硫酸或盐酸分解和固化，形成硅胶。然后用水清洗去除杂质并干燥。


应用

海外市场研究机构“未来市场洞察”（future market insight）的最新研究报告显示，该机构对2026年的全球二氧化硅市场持乐观态度。研究报告显示，由于其在塑料行业的广泛应用，2016年对特殊二氧化硅的需求继续强劲增长。截至2016年，市场估值为56亿美元。报告指出，橡胶行业是其最大的应用领域，这主要是由于该行业追求提高燃油效率。沉淀二氧化硅作为一种在轮胎制造业广受欢迎的功能性添加剂，在未来十年将继续见证更高的需求增长。该报告估计，2016年全球沉淀二氧化硅收入接近40亿美元。亚太地区（不包括日本）仍将是最大的特种二氧化硅市场，而中国作为特种二氧化硅的主要供应商，将继续保持其在全球市场的领先地位。



二氧化硅在三氟甲烷磺酸中的应用

氟甲烷磺酸（cf3so3h）是一种化工中间体，是重要的有机化工原料。在电子工业中，它可以用作制造锂离子电池的原材料，并广泛应用于电子设备中。三氟甲烷磺酸对氧化还原反应也非常稳定。它是一种通用的合成工具，具有广阔的市场前景。目前，电化学氟化是制备三氟甲烷磺酸的主要方法。该方法制备的三氟甲烷磺酸中F-含量高，不利于三氟甲烷磺酸的作用。气态氟化氢或氢氟酸与二氧化硅反应生成气态四氟化硅，与热强碱溶液或熔融碱反应生成硅酸盐和水，在高温下与多种金属氧化物反应生成硅酸盐。二氧化硅可溶解在浓热强碱溶液中：



在高温下，二氧化硅可以被碳、镁和铝还原：

氟化氢（氢氟酸）是唯一能溶解二氧化硅形成易溶于水的气态氟硅酸的酸：

利用二氧化硅能与氢氟酸反应的特性，可以去除三氟甲烷磺酸中的F。F-在浓硫酸存在下与二氧化硅反应，F-以SiF4气体的形式从产品中逸出，这大大降低了产品中的F-含量。