二氧化硅 （无机化合物）

自然分布

矿物中的分布

二氧化硅主要以矿物形式出现，分布在碎屑岩和硅质岩当中，既可以作为陆源矿物，也可以作为自生矿物。这两种二氧化硅矿物的成因极不相同，因此做出区分。

陆源二氧化硅矿物

陆源二氧化硅就是碎屑石英颗粒，有些碎屑石英颗粒含有包裹体，其包裹体可以分为气液包裹体和矿物包裹体两种，其中，矿物包裹体又根据二氧化硅矿物的晶形分为粒状、针状和片状矿物等。

自生二氧化硅矿物

自生二氧化硅矿物有三种变体：蛋白石、玉髓和石英。此类矿物既可以单独组成岩石，又可呈胶结物产出。

生物中的分布

二氧化硅在生物中也有分布，例如水稻。水稻的稻壳是一种富含硅元素的农业生产废弃物，通常作为价格低廉的能源材料用于锅炉、电厂的燃料进行简单燃烧处理，燃烧所得稻壳灰中二氧化硅的含量高达85%～98%。

晶体结构

结晶二氧化硅为原子晶体，其每个硅原子与四个氧原子以单键相连，Si与O形成的单键键能为464 kJ/mol，构成以

α-石英

α-石英，即低温石英，其结构中有顶角相连的硅氧四面体形成螺旋上升的长链，没有封闭的环状结构，这一结构决定了它具有手性，结构如下图所示：

β-石英

β-石英，即高温石英，是低温石英(α-石英)的同质多像变体之一。典型的β-石英晶体的形态为六方双锥，有时呈六方双锥与六方柱的聚形，但柱面通常不甚发育或不发育。即当温度低于573℃时，β-石英的结晶构造随即自发地转变为α-石英的结晶构造，但仍保留原来六方双锥的晶体形态，此种结晶构造的改变，称为副像或同质假象。这种同质多象转变常使β-石英晶体发生破裂或晶体表面出现一些不规则裂纹。

鳞石英

在常压下，β-石英在573~870℃之间稳定，当温度高于870℃时将转变为β₂-石英，高温鳞石英。鳞石英呈连续网络状分布，具有结构致密、强度高、导热性能好、荷重软化点高、体积稳定高的特性，抗蠕变性能优良。

方石英

方石英是一种低密度的SiO₂同质多相变体，根据热力学稳定温度不同，又可分为低温α-方石英和高温β-方石英。亚稳方石英呈球状聚晶体状，具有结构松散、强度低、导热性能差的特性，自然界中方石英大多以石英质燧石或蛋白石形式存在，结晶度较差，粒度一般小于2μm，甚至为纳米级。

热液石英

在玄武岩母岩浆大规模活动时，随着岩浆分异结晶，富含二氧化硫的挥发性组分进入玄武岩裂隙和气孔中，热液中二氧化硅逐渐以石英的形式晶出，即热液石英。

柯石英

在地球板块碰撞造山带的地表中发现有柯石英，地表柯石英是在地球板块首先俯冲入约90 km 的上地幔，然后再折返回地表的过程中形成的，即地球板块折返假说。

理化性质

天然结晶二氧化硅多以α-石英的形式存在，密度为2.65 g/cm³，熔点高达1723 ℃，但其在较高温度下晶体结构会发生改变；天然无定型二氧化硅多以硅藻土和燧石的形式存在。平均粒径r＜100 nm的粉状二氧化硅溶于液体后，其粒径可增大至几微米，形态由球形变为团聚体。二氧化硅硬度大、耐高温、绝缘、能透过可见光、红外线和紫外线。无毒、无污染，其化学稳定性较高，几乎不溶于水或酸，除氢氟酸外不与其他酸发生反应，可溶于热的浓碱或熔融的强碱中。

与硅单质反应

二氧化硅在真空条件下加热至1200-1300 ℃，可与硅单质（Si）作用生成一氧化硅。一氧化硅是不稳定，在空气中中会逐渐被氧化为二氧化硅。

与硅单质的反应方程式如下：

生物毒性

二氧化硅粉尘进入生物体体内会诱导细胞炎症，有研究发现，实验大鼠长期吸入二氧化硅后，观察到实验大鼠出现应激行为、细胞增殖、结节形成、免疫功能抑制和肺泡蛋白沉积症等现象，将剂量1-2 mg的胶体二氧化硅或25 mg的结晶二氧化硅注射入实验大鼠体内后使其死亡。将二氧化硅注射到兔子眼睛的玻璃体中，导致其视网膜坏死和脉络膜萎缩。

LD50毒理学数据：

LD50 兔子 口服>22,500 mg/kg

LD50 鼠类 口服>15,000 mg/kg

职业健康危害

纳米二氧化硅的毒性研究存在着职业接触工人的暴露剂量远低于体外及整体动物实验的剂量，且机体存在颗粒清除机制；目前纳米二氧化硅未列入中国职业病危害因素的范畴，但建议存在纳米二氧化硅的作业场所应加强管理和个人防护，改善通风防尘等防护设施，预防和减少职业性损害发生。

职业接触限值：阈限值：0.025mg/m³(可呼吸粉尘)；A2(可疑人类致癌物)。

最高容许浓度：致癌物类别：1。

急救措施

泄漏处理及储存

若二氧化硅发生泄漏，首先润湿环境防止扬尘，然后将泄漏物清扫进适合的容器中，再使用大量清水冲净残余物。清理时尽量佩戴适当的个人防护用具，例如适应二氧化硅粉尘于空气中浓度的过滤呼吸器。