碳原子的结构示意图
硅原子的最外层4个电子，不易得失电子。其单质性质稳定，耐高温、耐腐蚀。
(2)高纯度硅的制备
硅是一种亲氧元素，在自然界中主要以硅酸盐（如地壳中的大多数矿物）和氧化物（即二氧化硅，如水晶、玛瑙、石英等）的形式存在。自然界中不存在游离态的硅。
晶体硅中的杂质会影响其导电性能，工业上必须制备高纯度的硅。
工业上用焦炭还原石英砂（主要成分是二氧化硅）可以制得含少量杂质的粗硅。再将粗硅转化为三氯硅烷，经过提纯后，再用氢气还原得到高纯度的硅。
工业制取高纯度硅的流程
其主要反应原理：
（3）高纯度硅的主要用途
高纯度硅广泛应用于信息技术和新能源技术领域。利用其半导体性能制造芯片和硅太阳能电池。
应用于计算机、通信设备、家用电器以及光伏电站、人造卫星、电动汽车等领域。
（4）二氧化硅的主要性质
二氧化硅晶体的硬度大，熔、沸点很高，耐腐蚀。是一种酸性氧化物，能与强碱反应生成硅酸盐和水，不溶于水和酸，但能溶于氢氟酸。
思考：
实验室中保存碱性物质一般使用橡胶塞，为什么不用磨口玻璃塞的试剂瓶盛装。
NaOH能腐蚀磨口玻璃塞中的二氧化硅，把瓶塞与瓶口黏结。
二氧化硅用于生产光导纤维。光导纤维的通信量大，抗干扰性能好，传输信号不易衰减，能有效提高通信效率。
2、新型陶瓷
新型陶瓷在组成上不再限于传统的硅酸盐体系，在光学、热学、电学、磁学等方面具有很多新的特性和功能。
碳化硅(SiC)俗称金刚砂。其中的C和Si通过共价键连接，具有类似金刚石的结构。硬度大、耐高温、抗氧化，可用于砂纸和砂轮的磨料、耐高温半导体材料等。
高温结构陶瓷一般用碳化硅、氮化硅或某些金属氧化物在高温下烧结而成。具有耐高温、抗氧化、耐腐蚀等优良性能。可用于火箭发动机和汽车发动机、高温电极材料等。
压电陶瓷主要有钛酸盐、锆酸盐等，能实现机械能与电能的相互转化。可用于滤波器、扬声器、超声波探伤器和点火器等。
透明陶瓷主要有氧化铝、氧化钇等氧化物透明陶瓷；氮化铝、氟化钙等非氧化物透明陶瓷。具有优异的光学性能、耐高温、绝缘性好。可用于高压钠灯、激光器、高温探测窗等。
超导陶瓷在某一临界温度下电阻为零，具有超导性。可用于电力、交通、医疗等领域。
3、碳纳米材料
碳纳米材料主要包括富勒烯、碳纳米管、石墨烯等，广泛应用于能源、信息、医药等领域。
富勒烯是由碳原子构成的一系列笼形分子的总称，C60是其中的代表。开启了碳纳米材料研究和应用的新时代。
