用此法可制 PH3 但副产物为自然的联瞵 P2H4，而制得的 PH3 也能自燃。白磷在
常温下可以与 CuSO4 溶液发生反应：
2P+5CuSO4+8H2O5Cu+2H3PO4+5H2SO4
如不小心把白磷沾到皮肤上，用 CuSO4 溶液冲洗即利用这一反应。加热时反应变为：
11P+15CuSO4+24H2O5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
+1
反应式中11P里的6P被氧化，5P被还原。使15Cu2 + 还原为15Cu 的为
-3
15电子，需6P中的3P提供；另3P则提供15电子使生成5 P 。白磷
主要用于生产磷酸、三氯化磷、三氯氧磷(POCl3)和五硫化二磷等，供农药生产使用。少量白磷用于生产红磷和磷酐，军事上用于烟幕弹，曳光弹、信号 弹、燃烧弹。一般用磷矿粉、砂、焦炭于电炉中制取：2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2P4+6CaSiO3+10CO↑ 白磷为制红磷与黑磷的原料，隔绝空气加热则缓缓转化为红磷，在较高温(220
℃)和高压条件下则渐渐转变为黑磷。白磷为正四面体分子，由四个磷原子构成，键角为 60°，与五原子构成的正四面体分子键角 109°28‘不同。
红 磷(赤磷)
紫红或略带棕色的无定形粉末，有光泽。密度 2.34 克/厘米 3，加热升 华，但在 43 千帕压强下加热至 590℃可熔融。气化后再冷凝则得白磷。难溶 于水和 CS2，乙醚、氨等，略溶于无水乙醇，无毒无气味。化学活动性比白 磷差，不发磷光在常温下稳定，难与氧反应。以还原性为主，200℃以上着火。 与卤素、硫反应时皆为还原剂。用于生产安全火柴、有机磷农药、制磷青铜 等。
磷的用途
参看白磷、红磷。
磷 酸
H3PO4，无色晶体，密度 1.834 克/厘米 3，熔点 42.35℃，于 213℃失水 成焦磷酸 H2P2O7。吸湿、潮解、易溶于水，商品磷酸为 85%粘稠水溶液，密 度 1.7 克/厘米 3，相当于 15 摩/升，中强酸，浓者导电率不强，随稀释导电 率渐大至 40～45%达最大值，继续稀释导电率减弱。于水中分三步电离，逐 级变难。故水溶液中离子浓度顺序为：[H
] > [ H 2 PO
] >
[HPO4 ] >
[PO 3 ]
> [OH
]。
与碱性物质的 NaOH、NH3 等反应时，因碱量不同而生成正盐，一氢盐，二氢盐。设 na 为 H3PO4 物质的量，nb 为 NaOH 物质的量则 nb/na≤1 生成 NaH2PO4，1<nb/na<2 生成 NaH2PO4 与 Na2HPO4 混合物，nb/na=2 生成 Na2HPO4，2<nb/na<3 生成 NaH2PO4、Na3PO4 混合物，nb/na=3 生成 Na3PO4。上述反应另外产物为水。磷酸主要用于钢管磷化、铝的阳极氧化、制取磷酸盐、生产青霉素时 的酸碱度调节、食用酸性调味剂等。高纯磷酸用白磷燃烧产物 P2O5 与水反应 制取，粗制品可用磷矿粉与硫酸反应制得。
磷酸盐
磷酸的盐类。皆为固体，溶解性按正盐、一氢盐、二氢盐依次渐增。其 钠或钾盐的水解，其二氢盐呈微酸性，一氢盐微碱性，正盐碱性，正盐遇酸视酸量不同可转化为磷酸、二氢盐或一氢盐；一氢盐与酸亦可转化 为磷酸或二氢盐；二氢盐与强酸则有磷酸生成。磷酸酸 式盐与不同量碱可转化为正盐或含氢更少的酸式盐。可知PO 4 只存于碱性环境，而HPO4 和H 2 PO 4 不能与强酸或强碱大量共存。由磷矿石或磷酸
2-
加工可制得磷酸盐。磷酸与足量碱生成正盐。磷酸与碱中 OH? 的物质的量比 为 1：2 时生成一氢盐；为 1：1 时生成二氢盐。磷酸的正盐与酸反应生成不 同磷化合物，主要代表物为 Ca3(PO4)2。如它与硫酸反应可生成 Ca(H2PO4)2， 是制高效磷肥重过磷酸钙的主反应。Ca3(PO4)2 与 H2SO4 反应的量的关系(设 na 为 H2SO4 的物质的量，nb 为 Ca3(PO4)2 物质的量)为：na/nb≤2 生成 CaHPO4、 na/nb<2 生成 CaHPO4 与 Ca(H2PO4)2 混合物、na/nb=2 生成 Ca(H2PO4)2、na/nb<3 生成 Ca(H2PO4)2 与 H3PO4 的混合物，na/nb≥3 生成 H3PO4。上述反应的另 一生成物皆为 CaSO4。磷酸盐主要用做化肥，如过磷酸钙、重过磷酸钙、磷 矿粉等单一磷肥和磷酸铵类复合磷肥以及喷施的磷酸二氢钾类磷肥；Na3PO4
是常用的洗涤剂和锅炉防垢剂；其它用途如二氢盐用于发酵粉和用磷矿与焦 炭、石英于高温制取白磷等。
碳族元素
位于元素周期表中ⅣA 族，包括碳 C、硅 Si、锗 Ge、锡 Sn、铅 Pb 五种 元素。价电子层构型为 ns2np2，有 4 个价电子。碳、硅是非金属，锡、铅是 金属，锗是半金属。特殊的结构使其获得电子与失去电子的能力几乎相等， 往往通过电子的共用达到稳定结构，当与其它元素的原子化合时，主要形成 共价型化合物。
游离态的碳以金刚石和石墨两种单质形式存在，硅以化合态存在于二氧化硅和硅酸盐中，锗、锡主要以氧化物形式存在(锗石 GeO2、锡石 SnO2)、铅以硫化物存在居多。铅单质为金属晶体，其它四种元素的单质为原子晶体(石 墨为层状晶体、白锡为金属晶体)。空气中的二氧化碳、地壳中各种碳酸盐、 煤、石油里都含有大量的碳，脂肪、糖类、蛋白质及其它有机物都是含碳的 化合物。碳和锡都有同素异形体(金刚石、石墨和碳-60，灰锡和白锡等)。
本族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增加，原子核对外层电子 的引力逐渐减弱，非金属性逐渐减弱(得电子能力减弱)，金属性逐渐增强(失 电子能力增强)。化学性质差异很大。
1.碳可以跟浓硫酸、硝酸反应，被氧化成二氧化碳，不与盐酸作用。硅 不跟盐酸、硫酸、硝酸作用，只与氢氟酸反应。锗不和稀盐酸、稀硫酸反应，但能被浓 H2SO4、浓 HNO3 氧化。锡和稀盐酸、稀 H2SO4 反应，生成低价锡 Sn(Ⅱ)
的化合物；跟浓 H2SO4、浓 HNO3 反应生成高价锡 Sn(Ⅳ)的化合物。铅跟盐酸、硫酸、硝酸都能反应被氧化成 Pb2? 。
2.跟碱溶液反应的有硅和锡，如生成SiO 3 ，放出氢气，表明锡不完全是金属性的。
3.在加热时都能跟氧反应，被氧化成 CO2、SiO2 和 PbO 等。
4.跟硫、氯共热生成相应的高价氯化物和硫化物，铅则生成 PbS 和 PbCl2。
5.碳、硅跟金属共热生成碳化物和硅化物，锡、铅与金属形成合金。都 不能直接与氢化合，其氢化物是间接制得的。
金刚石和石墨
是碳的同素异形体，均属原子晶体，石墨为层状晶体，金刚石是若干正 四面体结构形成的网状晶体。它们在有足量氧气存在下(密闭容器中)加热， 都能燃烧生成二氧化碳。若隔绝空气加热金刚石，则它能转化为石墨并放热。 当把石墨加热至 2000℃以上，并在高压、催化剂存在时它又可以转变为金刚 石。
它们都是碳原子间以非极性共价键相互结合起来的“巨型分子”。金刚 石中 C—C 键键能大，硬度大、熔点高(3570℃)，不存在自由电子，不能导电。 石墨中碳原子排成层状结构，层与层之间以范德华力松弛地结合，不牢固， 可滑动，具有滑腻感；由于每个碳原子还有 1 个 p 电子成为自由电子在层内 流动，因此沿着层的方向能够导电，并有金属光泽；由于层间距离较大，密 度较小，结合力脆弱，因此质软，并可呈鳞片状脱落。结构不同，物理性质 差别很大。石墨的密度为 2.25g/cm3，金刚石的密度约为 3.5g/cm3；金刚石 是无色透明晶体，折光性强，石墨为灰黑色晶体，不透明。
碳化钙
黄褐色或黑色的块状固体，纯品为无色晶体(含 CaC2 较高的是紫色)。密度2.22 克/厘米 3，熔点 447℃、沸点 2300℃，遇水立即发生激烈反应，生成乙 炔，并放出热量。
CaC2+2H2O Ca(OH)2+C2H2↑
因电石中常含有砷化钙(Ca3As2)、磷化钙(Ca3P2)等杂质，与水作用时同时放出砷化氢(AsH3)、磷化氢(PH3)等有毒气体，因此使用由电石产生的乙炔有毒(须通过浓 H2SO4 和重铬酸钾洗液除去)。CaC2 能导电，纯度越高，导电越易。
焦炭和生石灰在电炉中反应制得。
用于制取乙炔气、氰氨化钙(CaCN2)和有机合成的重要原料，制造石灰氮肥 料、金属切割焊接用乙炔气等。贮存在阴凉、通风、干燥处，严格防水、防 潮(它极易吸收空气中水分)，应与可燃物隔离存放。
碳酸盐
碳酸是二元酸，形成正盐和酸式盐。除钾、钠、铵的碳酸盐和钾、钠、 铵、镁、钙的酸式碳酸盐外，其余的盐都不溶于水。溶于水的碳酸盐和酸式 碳酸盐都易水解，其水溶液呈碱性。所以当碳酸盐溶液与某些金属离子(如 Al3+、Fe3+)作用，若这些金属的氢氧化物溶解度小于它的碳酸盐的溶解度时， 就得不到这些金属离子的碳酸盐，而只能得到相应的氢氧化物的沉淀。
若某些金属的氢氧化物的溶解度和它的碳酸盐的溶解度差不多，就会得到碱 式碳酸盐。
Mg2+、Zn2+、Fe2+、Ph2+、Hg2+等与碳酸盐溶液的反应跟 Cu2+类似。仅 Ca2+、 Ba2+、Hg2+等与 Na2CO3 溶液作用生成碳酸盐沉淀(因这些金属的碳酸盐溶解度 远小于其氢氧化物)。
碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、碳酸钾等与二氧化碳和水作用都能生成溶于 水的酸式碳酸盐。检验 CO2 的存在时，能使澄清的石灰水变浑浊，即产生白 色 CaCO3 沉淀；如果通入 CO2 时间长了，亦即通入 CO2 的量多了，则得不到白色碳酸钙沉淀，而生成了能溶于水的酸式碳酸钙。
32232 自然界中的饮用水里含很少量的 Ca(HCO3)2，地下水中，尤其是泉水里含Ca(HCO3)2 的量较多，并溶有少量的 CO2。石灰岩的巨石(象大理石、石灰石、白垩等方解石类的碳酸盐)及碎块长年累月受到含 CO2 水流的作用、浸泡，因水的冲击，产生许多细小的 CaCO3 颗粒，它渐渐地溶解成石灰岩溶洞。市售矿泉水来源于山区奥陶系石灰岩与白垩系火山喷发岩断层接触带部位的泉 水，含一定量的碳酸氢钙及多种对人体发育必需的微量元素，促进人体新陈 代谢。升温使酸式碳酸盐分解，放出 CO2。
Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O
钟乳石、石笋的产生是石灰岩溶洞中的天然水，受地热的作用和气候变化的 影响，Ca(HCO3)2 分解析出 CaCO3 细小颗粒，多年沉积而成。水垢的形成主要 原因是水受热蒸发时，水中所含碳酸氢盐受热分解，生成难溶的碳酸盐及所 含各种盐类不断浓缩，达到饱和后即析出结晶。酸式碳酸盐的热稳定性比碳 酸盐要差得多。大多数碱金属的碳酸盐加热至熔融也不分解，其它碳酸盐 MgCO3、CaCO3、ZnCO3、PbCO3、Ag2CO3 等受热时出现碳氧键断裂，分解为金属 氧化物和二氧化碳。
所 有 碳 酸 盐 和 酸 式 碳 酸 盐 与 酸 作 用 都 能 放 出 CO2 ，这种性质用来检验碳酸盐和酸式碳酸盐(包括CO 2- 和HCO- )的存在及用于实验室中制取 CO2。
CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
碳酸钠用于玻璃、肥皂、造纸、精炼石油等工业及食品加工。碳酸钾可 用做化肥，碳酸钙用于炼铁、制水泥及建筑工业。
酸式碳酸盐是弱酸的酸式盐，在水溶液中分步电离它能跟碱溶液反应生成正盐(碳酸盐)。
NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O
Ca(HCO3)2+2NaOH(过量) CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
Mg(HCO3)2+Ca(OH)2
Mg(OH)2↓+CaCO3↓+2H2O
这里存在着中和反应和生成沉淀的反应。
软化水的一般方法是将生石灰制成石灰乳加入水中以消除水的暂时硬度。这 种方法就是依据酸式碳酸盐 Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2 遇石灰乳后 Ca2+、Mg2+离 子从水中沉淀出来，并促使胶体粒子凝聚。但此法不能彻底使水软化，只适 于不要求高度软化的情况。用纯碱和石灰乳的混合液作水的软化剂，能使水 彻底软化，消除水的永久硬度。
二氧化硅的物理性质
二氧化硅又称硅石，化学式 SiO2。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定 形二氧化硅两种。
结晶二氧化硅因晶体结构不同，分为石英、鳞石英和方石英三种。纯石英为无色晶体，大而透明棱柱状的石英叫水晶。若含有微量杂质的水晶带有 不同颜色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是细小的石英晶体，有黄砂(较 多的铁杂质)和白砂(杂质少、较纯净)。二氧化硅晶体中，硅原子的 4 个价电 子与 4 个氧原子形成 4 个共价键，硅原子位于正四面体的中心，4 个氧原子位于正四面体的 4 个顶角上，整个晶体是一个巨型分子，SiO2 是表示组成的最简式不表示单个二氧化硅分子，仅是表示二氧化硅晶体中硅和氧的原子个 数之比。
SiO2 中 Si—O 键的键能很高，熔点、沸点较高(熔点 1723℃，沸点 2230
℃)。 自然界存在的硅藻土是无定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遗体，为白色固体或粉末状，多孔、质轻、松软的固体，吸附性强。
二氧化硅的化学性质
是酸性氧化物、硅酸的酸酐。化学性质很稳定。不溶于水也不跟水反应， 不跟一般的酸起作用。能与氟化氢气体或氢氟酸反应生成四氟化硅气体。
SiO2+4HF SiF4↑+2H2O
有酸性氧化物的其它通性，高温下能与碱(强碱溶液或熔化的碱)反应生 成盐和水。
常温下强碱溶液与 SiO2 缓慢地作用生成相应的硅酸盐。强碱溶液能腐蚀玻 璃，故贮存强碱溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞，若采用玻璃塞(玻璃中含 SiO2)，会生成有粘性的硅酸钠，将玻璃瓶塞和瓶口粘结在一起。玻璃瓶内不 能久放浓碱液。
高温下二氧化硅与碱性氧化物或某些金属的碳酸盐共熔，生成硅酸盐。
SiO2+CaOCaSiO3(炼铁造渣)
将此高温下熔融状态的硅酸钠降温、冷却，可得石英玻璃，它有良好的 透过紫外线性能，可作水银灯罩、耐高温的化学仪器、石英坩埚和光学仪器 等。
碳化硅
俗名金刚砂，化学式 SiC，无色晶体，含杂质时呈蓝黑色。结构与金刚 石相似，每个硅原子被 4 个碳原子包围，每个碳原子被 4 个硅原子包围，形 成“巨型分子”。硬度仅次于金刚石，密度为 3.217 克/厘米 3，熔点约为 2700
℃(分解升华)。化学性质稳定，高温时也不与氯、氧、硫、强酸反应，但能 与碱反应。
高温下有还原性，使一些金属氧化物或硅酸盐还原成金属。1600℃时 SiC跟 Al2O3 反应得硅铝合金。将砂(二氧化硅)和焦炭的混合物，在电炉内加热至 2000℃即可生成 SiC，因其含杂质而带暗红色。
SiO2+3CSiC+2CO↑ 用于制砂轮、砂纸、磨料、耐火砖等。其单晶可制电子器件。
通常所说的金刚砂是磨料(粗的金刚石)、刚玉、碳化硅的总称。
硅 酸
化学式 H2SiO3，实际是白色无定形二氧化硅的水合物，是不溶于水的二 元弱酸，酸性化碳酸还弱。不溶于盐酸、硫酸，能溶于氢氟酸或氢氧化钠溶 液。但它不能用二氧化硅和水作用得到，只能用可溶性硅酸盐与酸(包括碳酸) 反应来制取。它很容易形成胶体溶液，制得的硅酸是胶冻状物质，沉淀析出。 将其干燥脱水，变成白色透明多孔性的固体物质，一般称为硅胶(化学式 mSiO2·nH2O)具有多孔结构吸附力强，能吸收多种气体和蒸气，且吸湿量很 大，是实验室常用的干燥剂、吸附剂。市售商品硅胶有球形和不规则形两种。 将硅胶在氯化钴溶液中浸透，再经干燥，可利用氯化钴的颜色变化以指示其 吸湿程度。无水氯化钴(CoCl2)是蓝色的，吸收水分以后的氯化钴是粉红色的 (形成 CoC12·6H2O)。当硅胶的颜色由蓝色变为粉红色时，表明硅胶的吸湿能 力减小，若将硅胶放入烘箱中烘干(温度控制在 110℃)，可恢复吸湿能力， 由粉红色变为蓝色。
硅酸用于油脂和蜡的脱色及催化剂、气体吸附剂，密封玻璃瓶包装。硅 胶作干燥剂。
硅酸盐硅酸的盐类，地壳中分布极广，是岩石(花岗岩)和土壤的主要成分，多数是晶体。可用二氧化硅跟碱性氧化物或碱跟碳酸盐一起加热熔融制 得。只有钾、钠的硅酸盐是可溶于水的，由于它是强碱弱酸盐，溶水后水解， 使溶液显碱性。硅酸钠是可溶性硅酸盐中最常见的，其水溶液叫“水玻璃”， 因强烈水解，溶液显强碱性，可代替烧碱使用，又称“泡花碱”。“水玻璃” 是无色透明粘稠液体，比重 2.6、熔点 1088℃，遇酸则分解(遇空气中的碳酸 也能分解)而析出硅酸的胶状沉淀。“水玻璃”对普通玻璃有较大的腐蚀性， 贮存时要密封，防止受潮，不能用带磨口玻璃塞的玻璃瓶(改用软木塞或橡胶 塞的塑料瓶)。用时要检查是否见到乳白色胶状沉淀产生，因久置的“水玻璃”
其溶液吸收了空气中的 CO2 发生反应：
Na2SiO3+H2O+CO2 Na2CO3+H2SiO3↓
同时说明碳酸的酸性比硅酸强。向硅酸钠溶液中加入盐酸或氯化铵，也可析 出硅酸胶体沉淀Na2SiO3+2HCl 2NaCl+H2SiO3↓
Na2SiO3+2NH4Cl 2NaCl+2NH3+H2SiO3↓
含杂质的硅酸钠呈浅黄色或青灰色粘稠状液体。它有很大的实用价值， 作耐火材料、粘结剂、洗涤剂，木材、织物经水玻璃浸泡后有防腐、不易着 火的性能，水玻璃涂在蛋壳上可防止蛋类因细菌浸入而引起腐败，作蛋类防 腐剂。
在自然界中的硅酸盐分布很广，如长石、云母、石棉、粘土、滑石、沸石等，种类繁多组成复杂，可看做是酸性氧化物(SiO2)和金属氧化物(Na2O、K2O、CaO、Al2O3 等)相结合的化合物，因此通常可用氧化物的组成式表示天然的硅酸盐，它们大多是难溶性的。 正长石 K2O· A12O3· 6SiO2
白云母 K2O· 3Al2O3· 6SiO2·2H2O 粘土 Al2O3·2SiO2·2H2O高岭土 Al2O3·2SiO2·2H2O 石棉 CaO· 3MgO·4SiO2 滑石 3MgO· 4SiO2·H2O
斜发沸石CaO·Al2 O 3 ·7SiO 2 ·6H 2 O
统称沸石
丝光沸石 Na 2 O·Al 2 O3 ·10SiO 2 ·6H 2 O
沸石经脱水处理，其晶体中形成许多孔洞和微孔道，有很大的表面积，很强 的吸附能力。微孔道的孔径很小，跟一般物质分子的大小相近，比孔径小的 分子能被吸附进去，比孔径大的分子不能进入，因此沸石可将不同大小的分 子分离，起到筛选分子的作用，称为“分子筛”。分子筛的吸附性能还和被 吸附分子的性质有关，一般容易吸附极性较强的分子，而不容易吸附极性较 弱的或非极性分子。控制条件可以人工合成多种分子筛，它无毒、无腐蚀性， 不溶于水和有机溶剂，可作催化剂的载体、离子交换剂等。硅酸盐的化学稳 定性好、熔点高耐火性能好、机械强度高，是制造玻璃、陶瓷、耐火材料、 水泥的原料。硅酸盐材料和金属材料、有机合成材料是现代三大类固体材料， 生产硅酸盐材料的工业称硅酸盐工业。
硅酸盐工业
以硅酸盐为主要原料，经配料和高温处理制造出各种成品和材料的工 业。由于工艺过程中的烧成或熔制工序都用窑炉作主要设备，故又称为窑业。 如制造水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料和搪瓷，以及耐高温材料、磨料等，均 属于硅酸盐工业。硅酸盐工业各种产品的共同的反应原理是：酸性氧化物 (SiO2)与碱性氧化物(ⅠA、ⅡA 族的典型氧化物等)在高温反应生成硅酸盐。
用 Al2O3 作为酸性氧化物代替 SiO2，则可生成铝酸盐；Al2O3 作为碱性氧 化物与 SiO2 反应，则生成铝硅酸盐。(参看水泥)。
水 泥
粉状矿物质的胶凝材料，与水等拌和后能在空气或水中逐渐硬化。按化 学成分、原料和制法的不同分为：硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、磷酸盐水 泥、高铝水泥、膨胀水泥、白水泥等。普通的硅酸盐水泥是用粘土(纯者是高 岭土)、石灰石为主要原料，按一定比例混合在高温下煅烧制成。主要组成是： 硅酸二钙(2CaO·SiO2)、硅酸三钙(3CaO·SiO2)、铝酸三钙(3CaO·Al2O3)、 铁铝酸四钙(4CaO·Al2O3·Fe2O3)，还有未反应的游离的氧化钙(石灰石分解 出来的)、氧化镁(由原料带入的碳酸镁分解来的)。为延缓水泥硬化时间、降 低凝固速度，常加入少量(3%以下)石膏。水泥的凝结和硬化是一个复杂的物 理化学过程，受构成水泥熟料的矿物成分本身特性而定。当与水掺和后，矿 物遇水发生水解或水化反应而变成水合物，水化速度的快慢影响水泥的强 度，铝酸三钙、硅酸三钙对水泥的凝结时间和早期强度起决定作用。水化物 逐渐脱水、不断硬化，形成水泥石状固体，强度相当大。水泥是熟料块与适 量石膏混合一起研磨制成的细粉。
水泥标号即水泥强度的等级。标号愈高，抗压强度愈高。 水泥、砂和水的混合物叫水泥砂浆，亦叫砖石粘合剂，再掺以碎石即叫混凝土，嵌入钢筋叫做钢筋混凝土，广泛用于建筑工业。
玻 璃
是一种混合物，没有固定的熔点。普通玻璃是由纯碱(Na2CO3)、石灰石 (CaCO3)、砂粒(SiO2)按一定比例共熔制得。
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2CaSiO3+CO2↑熔体过冷而成玻璃，它是固体状态的无定形体，质脆而透明。通常用二氧化硅、氧化钙、氧化钠来表示组成的成分，写作 Na2O·CaO·6SiO2 表示钠玻璃。硅酸钾、硅酸钙和二氧化硅共熔，得熔点较高的钾玻璃，化学成分表 示为 K2O·CaO·6SiO2。制折光率较大的铅玻璃用硅酸钾、硅酸铅和二氧化硅 混合共熔，其化学成分表示为 K2O·PbO·6SiO2。欲使玻璃带颜色，可向原料 中加入金属氧化物。普通玻璃中因 FeO 存在而显浅绿色，因 Fe2O 存在而显黄 色，因氧化钴(Co2O3)存在而显蓝色，因氧化亚铜存在而显红色，因二氧化锡 (SnO2)存在而显乳白色等。石英砂、纯碱、石灰石、长石等是制造玻璃的主 要原料，还有以硼酸盐、磷酸盐、氟化物等原料为主及含钛、锆、锗、钒、 锑等氧化物的特种玻璃。玻璃的用途不同，它的配料和处理过程也不同。如 掺入铜、银、金、二氧化钛、二氧化锆在普通玻璃中，得到质硬、耐热性好、 电绝缘性好、用来制造火箭、雷达玻璃罩、射流元件的微晶玻璃。掺有钕、 镱等元素，可用于制造作激光器工作物质的均匀性和定向性好的激光玻璃。
玻璃浇制成空心或实心的玻璃砖块，坚固耐磨、外表美观，建筑上用做 透光的墙壁、楼地面等。将普通玻璃逐渐加热(在高炉或电炉中)至接近软化 点，经吹风急速均匀冷却而得钢化玻璃。它的机械强度大大提高，热稳定性 好且不易破碎，碎裂时玻璃成圆钝角，不易伤人，用于车、船、飞机和建筑 的窗户等。
在玻璃表面涂上一层金属或金属氧化物的透明导电薄膜，通电时能发热，这样就能制成“导电玻璃”。它用做运输工具驾驶室的前窗，防止水蒸 气凝结遮蔽视线。不含或少含碱金属氧化物的玻璃叫无碱玻璃，用做绝缘或 耐化学腐蚀的材料。
玻璃可被氢氟酸腐蚀：
Na2O·CaO·6SiO2+28HF2NaF
+CaF2↓+6SiF4↑+14H2O
金属通性在目前已发现的 109 种元素中，有 80 多种为金属元素。金属是 一类晶体(参看金属晶体、金属键)，其中金属原子排列非常有规律。由于金 属键的作用，使得金属具有一些相似的物理性质，如均呈现一种特有的金属 光泽，除铜和金外，都是银白色，且不透明；有延性、展性，可以拉制成丝， 压成片和箔，有受变应力而流动的性质；具有良好的导电性和导热性。这些 区别于非金属的特性，仅在金属为固态和液态时才存在。在化学性质方面， 由于多数金属元素原子的最外层电子数少于 3 个，某些金属原子(如铅、锡等) 的最外层电子数虽然超过(或等于)4 个，但由于它们的电子层数较多，原子 半径较大，在发生化学反应时，它们的价电子较易于失去或偏向于非金属元 素的原子。故金属的最主要的共同的化学性质是易于失去外层的价电子变成金属阳离子，表现出还原性。另一共同性质是：金属的氧化物及其对应的水 化物，一般呈碱性，与酸反应生成盐。参看碱金属、镁等。
镁的物理性质
镁是银白色的金属，熔点 648.8℃，沸点 1107℃，高温下具有延展性。 它的密度是 1.74 克/厘米 3，很轻，不足铁的 1/4。硬度小，不能单独作为 结构金属使用，而是制成合金。它可以跟铝、铜、锡、锰、钛、铍等金属元 素形成多种轻质合金，它们的密度小，硬度和强度都比较大，是制造飞机、 汽车、导弹、航天器、科学仪器的重要材料。
镁的化学性质
镁是第三周期ⅡA 族元素，最外层电子是 3S2，容易失去，因此它是比较 活泼的金属元素，能跟非金属和酸等起作用。常温下镁在空气中极易氧化， 生成一层致密的氧化膜，它能阻止镁继续氧化。在高温下，镁在空气中会发 生燃烧，产生大量的热，放出眩目的白光，生成 MgO 和 Mg3N2：2Mg+O22MgO
3Mg+N2Mg3N2 根据镁的这个性质，可以用镁制造照明弹和焰火。由于镁的表面常有一层保 护膜，所以在常温下镁不与水起作用，但如将水加热至沸腾，则能缓慢地起 作用；将镁置于高温的水蒸气中，能够迅速地反应，生成 MgO 和 H2。
Mg+H2OMgO+H2↑ 镁跟酸能迅速地反应，生成镁盐和放出 H2。
Mg+2HCl MgCl2+H2↑
镁具有强的还原性，在高温下能夺取许多氧化物或卤化物的氧或卤素：2Mg+CO22MgO+C TiCl4+2MgTi+2MgCl2
因此，它可以作为还原剂应用于某些稀有金属的冶炼。
铝的物理性质
铝是银白色金属，熔点 660.4℃，沸点 2467℃，密度 2.70 克/厘米 3， 很轻，约为铁的 1/4。它的硬度比较小，具有良好的延展性，可以拉成细丝， 也可以辗压成铝箔，后者常用来包装糖果、香烟。它还有良好的导电导热性， 电力工业上用它制造电线、电缆、日常生活中用它制造炊具。它可以跟镁、 铜、锌、锡、锰、铬、锆、硅等元素形成多种合金，广泛用作制造飞机、汽 车、船舶、日常生活用品的材料，也用于建筑业制造门窗。铝是热和光最好 的反射体之一，它被用做绝热材料和用于制造反射望远镜中的反射镜。
铝的化学性质铝是第三周期ⅢA 族元素，最外层电子是 3s23p1，容易失 去，因此它是比较活泼的金属元素。它能跟非金属、酸和碱作用。常温下铝 能跟空气中的氧起反应，生成一层致密的氧化膜，它可以阻止铝继续被氧化。 高温下，铝可以跟空气中的氧剧烈反应，将铝粉或铝箔放在氧气中加热，则 能发生燃烧，放出大量的热：4Al+3O22Al2O3+热
铝还能跟卤素、硫等非金属起反应。铝是两性金属，既能跟酸，也能跟碱起 反应。铝跟稀酸反应，放出氢气，跟热的、浓的氧化性酸反应，不放出氢气：2Al+6HCl 2AlC13+3H2↑
2Al+6H2SO4(浓)Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O 但是跟冷的、浓的氧化性酸如硝酸、硫酸不起作用，因为这些酸能使铝的表 面钝化(生成致密的氧化膜)。根据这种性质，常用铝罐装运浓硫酸、浓硝酸。 铝跟碱起反应，也放出氢气：2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
这个反应是由于铝的表面氧化膜(Al2O3)容易跟碱起反应而引起的：Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O
由于铝的表面有一层致密的氧化膜，因此通常情况下铝不与水起作用。但是 如果破坏掉氧化膜(如使它生成铝汞齐)，则铝可以跟热水起作用，生成氢氧 化铝，并放出氢气：2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2↑ 由于铝有强烈的亲氧性，冶金工业上用铝作还原剂来制取某些难以还原的金 属：Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr
3V2O5+10Al5Al2O3+6V 这种冶金方法叫做铝热法。利用反应生成大量的热将金属熔化，就可以把金 属分离出来。铁路工程上用铝热法焊接铁轨：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe 炼钢时可以在熔融的钢水中投入铝块，以除去钢中的氧。还可以利用铝的亲 氧性来制取高温金属陶瓷涂层，方法是将铝粉、石墨和二氧化钛(TiO2)或其 它高熔点金属氧化物按一定比例混合均匀，涂在金属表面上，然后高温煅烧：4Al+3TiO2+3C2Al2O3+3TiC
这样留在金属表面的产物都是耐高温的物质。此法已应用于制造火箭、导弹 的技术中。
合 金
由金属与其它一种以上的金属或非金属所组成的具有金属通性的物质。 我国是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝(距今 3000 多年前) 青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达；公元前 6 世纪左右(春秋晚期)已锻打(还 进行过热处理)出锋利的剑(钢制品)。合金类型主要是：(1)共熔混合物，如 焊锡、铋镉合金等；(2)固熔体，如金银合金等；(3)金属互化物，如铜锌组 成的黄铜等。合金的许多性能优于纯金属，故在应用材料中大多使用合金(参 看铁合金、不锈钢)。各类型合金都有以下通性：(1)熔点低于其组分中任一 种组成金属的熔点；(2)硬度比其组分中任一金属的硬度大；(3)合金的导电 性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高 热阻材料。还可制造有特殊性能的材料，如在铁中掺入 15%铬和 9%镍得到 一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。
氯化镁
化学式 MgCl2，无色晶体，易溶于水，有苦咸味。通常含 6 个结晶水， MgCl2·6H2O 的密度为 1.56 克/厘米 3，熔点为 118℃，同时分解。加热时氯化镁是电解冶炼金属镁的原料，它主要来自晒制海盐的苦卤。为制得供电 解用的无水氯化镁，必须在氯化氢气流中加热 MgCl2·6H2O，使其脱水。 氯 化镁溶液与氧化镁混合，可制成用途广泛的镁质水泥。由于氯化镁易吸潮， 纺织工业可用它填充织物，以保持棉花的湿度，而使其柔软。氯化镁与冰混 合，可做冷冻剂。
氧化铝
化学式 Al2O3，俗名矾土，白色晶体粉末，不溶于水。它有几种晶型，常 见的有α型和γ型，它们的理化性质不同。α-Al2O3 的熔点为 2018℃，沸 点为 2980℃，密度为 3.97 克/厘米 3，性质稳定，不溶于酸，也不易跟别的 物质发生化学反应。由于它的熔点很高，可以用来做耐火材料，制造耐火坩 埚、管材等。它的硬度也很高，仅次于金刚石和金刚砂(碳化硅)，可用来制 造钻头、轴承、砂轮等。天然产生的α-A12O3 叫做刚玉，是无色晶体。有的 刚玉含有少量杂质，因而呈现不同的颜色。含有微量 Cr3+的呈红色，称红宝 石；含有 Fe2+、Fe3+和 Ti4+的呈蓝色，称蓝宝石。用熔融氧化铝人工结晶的 方法可以制造人造宝石，其性能不次于天然宝石。宝石可用做精密仪器和手 表的轴承和装饰品。γ—Al2O3 能溶于酸和碱，生成铝盐和偏铝酸盐：A12O3+6HCl 2AlC13+3H2O A12O3+2NaOH 2NaAlO2+H2Oγ-A12O3 硬度小，质轻，具有很大的表面积，1 克γ-A12O3 表面积为 200～400 米 2，比同质量的活性炭表面积大 2～4 倍，具有很强的吸附能力和催化 活性，所以又叫做活性氧化铝，广泛用做吸附剂、催化剂或催化剂的载体。 氧化铝是冶炼铝的原料。纯度 99.99%的高纯氧化铝作为精细陶瓷，用做集 成电路底板、机械耐热陶瓷、录音磁带的填充料，并可制人工骨骼和拉成单 晶用于激光技术中。氧化铝纤维可作为增强纤维加在金属、塑料、橡胶或陶 瓷中，其强度高于玻璃纤维而与碳纤维相当，在耐热性和电绝缘性方面还优 于碳纤维。
氢氧化铝
化学式 Al(OH)3，白色晶体，密度 2.42 克/厘米 3，300℃时失水生成氧 化铝。氢氧化铝难溶于水，是典型的两性氢氧化物，溶于酸生成铝盐，溶于 强碱生成偏铝酸盐：2A1(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
这是由于氢氧化铝溶液中存在着两性电离平衡：
氢氧化铝是弱电解质，电离出的 H+和 OH? 都不多。当它遇着酸时，酸中的 H+ 与溶液中的 OH? 结合成水，促使它按碱式电离，平衡向右移动，从而使氢氧 化铝不断溶解；当它遇着强碱时，碱中的 OH? 跟溶液中的 H+结合成水，促使 它按酸式电离，平衡向左移动，也使氢氧化铝不断溶解。经过适当处理的氢 氧化铝的表面有许多毛细孔，具有强吸附性，可用做吸附剂、媒染剂和净水 剂。氢氧化铝的悬浊液和干凝胶用做胃药，以中和胃酸和保护溃疡面。氢氧 化铝还是制造瓷釉、耐火材料、防水织物的原料。
硫酸铝钾
又称明矾、白矾、铝钾矾，化学式 KAl(SO4)2·12H2O，是 K2SO4 与 A12(SO4)3 的复盐。它是无色透明的晶体，密度 1.757 克/厘米 3，熔点 92.5℃，易溶于 水，并发生水解，其水溶液呈酸性。
Al3++3H2O Al(OH)3(胶体)+3H+
Al(OH)3 胶体吸附能力很强，可以吸附水里悬浮的杂质，并形成沉淀，使水澄清，因此它可做净水剂。除此之外，它还能做媒染剂、造纸填充剂和医药中 的收敛剂。
硬水和水的硬度
溶有较多量 Ca2+、Mg2+的水，称为硬水；溶有少量或不含 Ca2+、Mg2+的水， 称为软水。水中含有 Ca2+、Mg2+多少的程度，叫做水的硬度，它有一种规定 的标准。通常把 1 升水里含有 10 毫克 CaO(或相当于 10 毫克 CaO)称为 1 度(以1°表示)。水的硬度在 8°以下的称为软水，在 8°以上的称为硬水。硬度大 于 30°的是最硬水。如果水的硬度是由钙和镁的酸式碳酸盐引起的，这种硬 度叫做暂时硬度。具有暂时硬度的水经过煮沸以后，水里所含的钙、镁酸式 碳酸盐发生分解，生成不溶性的碳酸钙和碳酸镁：Ca(HCO3)2CaCO3↓+CO2↑+H2O
