Silic và hợp chất của silic

Silic và hợp chất của silic được Khoahoc biên soạn tóm tắt trọng tâm nội dung chính trong bài 17 Hóa 11, hy vọng giúp ích cho các bạn học trong quá trình ôn luyện ghi nhớ kiến thức.

A. Silic

I.  Vị trí Silic trong bảng tuần hoàn

Trong bảng tuần hoàn silic ở ô thứ 14, nhóm IVA, chu kì 3.

Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p².

II. Tính chất vật lí Silic 

Có các dạng thù hình là silic tinh thể và silic vô định hình.

Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim và có tính bán dẫn.

Silic vô định hình là chất bột màu nâu.

III. Tính chất hóa học Silic 

Silic có các số oxi hóa: -4, 0, +2 và +4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng hơn).

Trong các phản ứng hóa học, silic vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử.

1. Tính khử

1.1. Tác dụng với phi kim

Silic tác dụng trực tiếp với flo ở điều kiện thường; với clo, brom, iot, oxi khi đun nóng; với cacbon, nitơ, lưu huỳnh ở nhiệt độ rất cao.

Si + 2F₂ → SiF₄

Si + O₂ SiO₂

1.2. Tác dụng với hợp chất

Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng khí hiđro.

2NaOH + Si + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

2. Tính oxi hóa

Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như canxi, magie, sắt, tạo thành silixua kim loại.

2Mg + Si Mg₂Si.

III. Trạng thái tự nhiên

Trong tự nhiên silic chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: chủ yếu là silic đioxit; các khoáng vật silicat và aluminosilicat như cao lanh, mica, fenspat, đá xà vân, thạch anh,...

IV. Ứng dụng

Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử, để chế tạo tế bào quang điện, bộ khuếch đại, bộ chỉnh lưu, pin mặt trời, ...

Trong luyện kim, silic được dùng để tách oxi khỏi kim loại nóng chảy. Ferosilic là hợp kim được dùng để chế tạo thép chịu axit.

Một số ứng dụng của Silic

V. Điều chế

Điều chế silic bằng cách dùng chất khử mạnh như magie, nhôm, cacbon khử silic đioxit ở nhiệt độ cao.

1. Trong phòng thí nghiệm

2Mg + SiO₂ 2MgO + Si (900^oC)

2. Trong công nghiệp

SiO₂ + 2C 2CO + Si (1800^oC)

B. Hợp chất của silic

I. Silic đioxit (SiO₂)

1. Tính chất vật lý

Ở dạng tinh thể nguyên tử màu trắng rất cứng, không tan trong nước, có nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy rất cao, tồn tại ở dạng cát và thạch anh là nguyên liệu quan trọng để sản xuất thủy tinh.

2. Tính chất hóa học

a) Tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan nhanh trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy

SiO₂ + 2NaOH Na₂SiO₃ + H₂O

b) Tác dụng với HF (dùng phản ứng này để khắc chữ, tranh lên thủy tinh)

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O.

II. Axit silixic (H₂SiO₃)

1. Tính chất vật lý

Là chất ở dạng keo, không tan trong nước, dễ mất nước khi đun nóng. Khi sấy khô, axit silixic mất một phần nước, tạo thành vật liệu xốp là silicage có khả năng hấp phụ mạnh được dùng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hóa.

2. Tính chất hóa học

a) Phản ứng nhiệt phân:

H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O

b) Tác dụng được với axit cacbonic

Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → Na₂CO₃ + H₂SiO₃

III. Muối silicat

Chỉ có silicat kim loại kiềm tan được trong nước.

Dung dịch đậm đặc của Na₂SiO₃ và K₂SiO₃ được gọi là thủy tinh lỏng. Vải hoặc gỗ tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy. Thủy tinh lỏng còn được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ.