18:28:5405/12/2019
Vậy Silic (Si) và hợp chất của Silic như Silic dioxit SiO2 có tính chất hóa học và tính chất vật lý gì? được ứng dụng vào lĩnh vực nào trong đời sống thực tế? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Silic
- Ký hiệu hóa học của Silic: Si
- Nguyên tử khối của Silic: 28
1. Trạng thái tự nhiên
- Trong thiên nhiên, silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ ở dạng hợp chất của silic như: Cát trắng, đất sét (cao lanh).
2. Tính chất vật lý
- Silic là chất rắn, màu xám, khó nóng chảy, có vẻ sáng của kim loại, dẫn điện kém, tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn.
3. Tính chất hóa học
- Silic là phi kim hoạt động hoá học yếu hơn cacbon C và clo Cl2
- Silic tác dụng với Oxi ở nhiệt độ cao:
Si + O2
- Silic được dùng để chế tạo pin mặt trời và dùng làm vật liệu bán dẫn trong kỹ thuật điện tử,...
II. Silic đioxit SiO2
- Silic dioxit SiO2 là 1 oxit axit tác dụng với kiềm và oxit bazơ tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao.
SiO2(rắn) + 2NaOH(r)
SiO2(rắn) + CaO(r)
- Silic dioxit không phản ứng với nước
III. Sơ lược về công nghiệp Silicat
- Công nghiệp silicat là các ngành công nghiệp sản xuất đồ gốm, thuỷ tinh, xi măng.
1. Sản xuất đồ gốm, sứ
a) Nguyên liệu chính: Đất sét, thạch anh, fenpat
b) Các công đoạn chính
- Nhào đất sét + Thạch anh + fenpat tạo thành khối dẻo tạo hình và sấy khô
- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao
c) Cơ sở sản xuất: Ở nước ta có nhiều cơ sở sản xuất gốm, sứ như: Bát Tràng – Hà Nội, Minh long, Phủ Lãng,...
2. Sản xuất xi măng
a) Nguyên liệu chính: Đất sét, đá vôi
b) Các công đoạn chính
- Nghiền nhỏ hỗn hợp đá vôi và đất sét rồi trộn với cát và nước ở dạng bùn
- Nung hỗn hợp trên lò quay (lò đứng) ở 1400-15000C được clanhke rắn
- Nghiền clanhke nguội với phụ gia được xi măng
c) Cơ sở sản xuất: nhà máy xi măng Hà Tiên, Hải Phòng, Bỉm Sơn,...
3. Sản xuất thủy tinh
a) Nguyên liệu: Cát thạch anh, sôđa, đá vôi
b) Các công đoạn chính
- Trộn nguyên liệu với nhau theo tỉ lệ thích hợp
- Nung hỗn hợp trong lò được thủy tinh nhão
- Làm nguội từ từ được thủy tinh dẻo
- Ép, thổi thủy tinh dẻo thành các đồ vật
- Các phương trình hóa học:
CaCO3
SiO2 + CaO
SiO2 + Na2CO3
c) Cơ sở sản xuất: Nhà máy Rạng Đông, Công ty Điện Quang,...
IV. Bài tập về Silic
* Bài 1 trang 95 SGK Hóa học 9: Hãy nêu đặc điểm của nguyên tố silic về trạng thái tự nhiên, tính chất và ứng dụng.
° Lời giải bài 1 trang 95 SGK Hóa học 9:
¤ Trạng thái tự nhiên:
- Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên, chỉ sau oxi. Silic chiếm 25% khối lượng vỏ Trái Đất.
- Trong tự nhiên, silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất như thạch anh, cát trắng, đất sét (cao lanh).
¤ Tính chất:
a) Tính chất vật lý: Silic là chất rắn, màu xám, khó nòng chảy, có vẻ sáng của kim loại, dẫn điện kém. Silic là chất bán dẫn.
b) Tính chất hóa học: Phản ứng với oxi (ở nhiệt độ cao): Si + O2
¤ Ứng dụng:
- Silic được sử dụng trong kỹ thuật làm vật liệu bán dẫn, trong chế tạo pin mặt trời,...
* Bài 2 trang 95 SGK Hóa học 9: Hãy mô tả sơ lược các công đoạn chính để sản xuất đồ gốm.
° Lời giải bài 2 trang 95 SGK Hóa học 9:
¤ Các công đoạn chính sản xuất đồ gốm:
- Nhào đất sét, thạch anh và fenpat với nước để tạo thành bột dẻo rồi tạo hình, sấy khô thành các đồ vật.
- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao thích hợp.
* Bài 3 trang 95 SGK Hóa học 9: Thành phần chính của xi măng là gì? Cho biết nguyên liệu chính và mô tả sơ lược các công đoạn sản xuất xi măng.
° Lời giải bài 3 trang 95 SGK Hóa học 9:
¤ Thành phần của xi măng là canxi silicat và canxi aluminat.
¤ Nguyên liệu chính: Đất sét, đá vôi, cát,...
¤ Những công đoạn chính trong sản xuất xi măng:
- Nghiền nhỏ đá vôi, đất sét và quặng sắt rồi trộn với nước thành dạng bùn.
- Nung hỗn hợp đất sét, đá vôi và quặng sắt trong lò quay hoặc lò đứng ở nhiệt độ khoảng 1400 - 1500oC thu được clanhke rắn.
- Nghiền clanhke nguội với phụ gia thành bột mịn, đó là xi măng.
* Bài 4 trang 95 SGK Hóa học 9: Sản xuất thủy tinh như thế nào? Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu thủy tinh.
° Lời giải bài 4 trang 95 SGK Hóa học 9:
¤ Sản xuất thủy tinh:
- Trộn hỗn hợp cát thạch anh (cát trắng), đá vôi, sôđa theo tỉ lệ thích hợp.
- Nung hỗn hợp trong lò nung ở khoảng 900oC thành thủy tinh ở dạng nhão
- Làm nguội từ từ được thủy tinh dẻo, ép thổi thủy tinh thành các đồ vật.
¤ Các phương trình hóa học
CaCO3
CaO + SiO2
Na2CO3 + SiO2
- Thành phần chính của thủy tinh thường là Natri silicat Na2SiO3 và Canxi silicat CaSiO3;
Sio2 là gì
SiO2 là một chất có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như xuất kính cửa sổ, lọ thủy tinh,….. Vậy bạn đã từng thắc mắc SiO2 là gì? Nó có tính chất hóa học ra sao, được điều chế và ứng dụng như thế nào chưa. Nếu có, hãy cùng LabVIETCHEM đi tìm câu trả lời qua nội dung bài viết dưới đây nhé.
Silic dioxit SiO2 là gì?
SiO2 là gì?
SiO2 hay silic dioxit là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica. Nó là một oxit của silic với có độ cứng cao được biết đến từ thời cổ đại. Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn và tồn tại ở 2 dạng là dạng tinh thể và vô định hình. Phần lớn silic dioxit tổng hợp nhân tạo đều được tạo ra ở dạng bột hoặc keo sẽ có cấu trúc vô định hình còn nếu được tạo ra ở áp suất và nhiệt độ cao như coesit và stishovit thì có cấu trúc tinh thể.
Cấu trúc tinh thể SiO2
Trạng thái tự nhiên của Silic dioxit SiO2
Trong tự nhiên, silic dioxit tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể như cát (thạch anh), tridimit, cristobalit, cancedoan hoặc đá mã não, trong đó, dạng phổ biến nhất là dạng cát. Nó chính là một khoáng vật của vỏ Trái Đất.
Tinh thể thạch anh SiO2
Trong điều kiện áp suất thường, silic dioxit tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó là thạch anh, tridimit và cristobalit. Mỗi dạng lại có hai hoặc ba dạng thứ cấp với dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β bền nhiệt độ cao.
Ba dạng tinh thể của SiO2 có cách sắp xếp khác nhau của các nhóm tứ diện SiO4 ở trong tinh thể. Ở dạng thạch anh α, góc liên kết Si-O-Si bằng 150° còn ở dạng tridimit và cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180°. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải (α-thạch anh) hoặc quay trái (β-thạch anh). Để biến thạch anh thành cristobalit góc Si-O-Si cần chuyển từ 150° thành 180°, còn nếu muốn chuyển thành α-tridimit thì bên cạnh việc chuyển góc Si-O-Si từ 150° thành 180° còn phải xoay tứ diện SiO4 quanh trục đối xứng một góc bằng 180°.
Tính chất hóa học của SiO2
– Silic dioxit có thể tác dụng với kiềm và oxit bazơ để tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
– Không phản ứng được với nước.
– Phản ứng với axit flohidric theo phương trình hóa học:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
SiO2 + 6HF(đặc) → H2SiF6 + 2H2O
Phương pháp điều chế SiO2
Dù silic dioxit rất phổ biến trong tự nhiên nhưng chúng ta cũng có thể tổng hợp nó bằng một trong những phương pháp sau:
- Cho silic phản ứng với oxi trong điều kiện nhiệt độ cao
Si(r) + O2(k) → SiO2 (r)
Phương pháp này thường được sử dụng để phủ lớp SiO2 trên bề mặt của silic.
Là phương pháp thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với oxy và hyđro theo phương trình hóa học:
2H2 + O2 + SiCl4 → SiO2 + 4HCl
Cho silic lỏng phản ứng với 1 axit vô cơ. Phản ứng xảy ra như sau:
Na2SiO3 + H+ → 2Na+ + SiO2 + H2O
Là phương pháop thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit. Phương trình phản ứng như sau:
Si(OR)4 + 2H2O → SiO2 + 4ROH
Ngoài ra, silica NanospringsTM được sản xuất bằng phương pháp hơi lỏng – rắn ở nhiệt độ thấp, tương đương với nhiệt độ phòng.
Ứng dụng của Silic dioxit SiO2
– Khoảng 95% silic dioxit thương mại được sử dụng trong ngành xây dựng, ví dụ như sản xuất bê tông. Hỗn hợp đá vôi và đất sét sau khi được nghiền nhỏ sẽ được trộn với cát và nước thành dạng bùn. Sau đó mang nung ở nhiệt độ khoảng 1400 – 1500 °C trong lò nung xi măng (lò quay hoặc lò đứng) để tạo ra clinke dạng rắn, để nguội. Nghiền clinke và một số phụ gia thành dạng bột min, ta sẽ thu được xi măng.
Là nguyên liệu để sản xuất xi măng
– Là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất đồ gốm: Trộn đều đất sét, thạch anh và fenpat với nước theo tỷ lệ thích hợp để thành khối dẻo rồi tạo hình. Sau đó mang nung các đồ vật đã tạo hình ở nhiệt độ phù hợp.
Là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất đồ gốm
– Là thành phần quan trọng để sản xuất thủy tinh: Trộn đều hỗn hợp cát, đá vôi, soda theo tỉ lệ thích hợp, sau đó mang nung trong lò quay ở nhiệt độ 900 °C thành thủy tinh dạng nhão. Tiếp đến là làm nguội thủy tinh dạng nhão để được thủy tinh dẻo. Và bước cuối cùng là ép hoặc thổi thủy tinh dẻo thành những hình dạng mong muốn.
CaCO3 (t°) → CaO + CO2
CaO + SiO2 (t°) → CaSiO3
Na2CO3 + SiO2 (t°) → Na2SiO3 + CO2
Sản xuất thủy tinh với từ cát thạch anh
– Thạch anh dùng trong hệ thống lọc nước, xử lí nước tinh khiết.
Hệ thống lọc nước sử dụng silic dioxit
– Sản xuất Sodium silicat (Na2SiO3) – thành phần chế tạo ra xà phòng và chất nhuộm màu.
– SiO2 dạng cát được sử dụng làm thành phần chính trong đúc cát để sản xuất các chi tiết, vật dụng kim loại vì có điểm nóng chảy cao.
Đó là một số thông tin về silic dioxit SiO2 là gì mà LabVIETCHEM đã tổng hợp được. Chắc hẳn sau khi theo dõi nội dung trên, các bạn đã trả lời được những thắc mắc ban đầu rồi phải không nào. Truy cập ngay website banmaynuocnong.com để xem thêm nhiều bài viết hay và bổ ích nhé.
Xem thêm:
- Etilen là gì? Cơ chế làm chín trái cây của Etilen C2H4
- Propylene Glycol – Tính chất, phương pháp sản xuất và ứng dụng trong cuộc sống