Silic Và Hợp Chất Của Silic

SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC

A. SILIC

I. Tính chất vật lí

     Silic có 2 dạng thù hình là silic vô định hình và silic tinh thể.

- Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng tan trong kim loại nóng chảy.

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

II. Tính chất hóa học

- Các mức oxi hóa có thể có của Si: -4; 0; +2; +4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng) nên Si có cả tính khử và tính oxi hoá.

- Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể.

1. Tính khử

- Tác dụng với phi kim:                      

Si + 2F2 → SiF4 (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường)

Si + 2O2 → SiO2 (400 - 6000C)

- Tác dụng với hợp chất:

     + Si tan dễ dàng trong dung dịch kiềm → H2            

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2­

     + Si tác dụng với axit                                                 

4HNO3 + 18HF + 3Si → 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O

- Trong hồ quang điện, Silic tác dụng với H2 tạo thành một hỗn hợp các silan:

Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + ...

2. Tính oxi hóa

     Si tác dụng được với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao → silixua kim loại.      

2Mg + Si → Mg2Si

III. Điều chế

SiO2 + C Than cốc → 2CO + Si (18000C)

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si (có thể thay Mg bằng Al)

SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2

SiH4 → Si + 2H2 (t0)

SiI4 → Si + 2I2 (t0)

B. SILIC ĐIOXIT (SiO­2)

I. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

- Là chất ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước.

- Trong tự nhiên chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật thạch anh.

II. Tính chất hoá học

- SiO­2­ có tính chất của oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm và tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy → silicat:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2

- SiO­2 tan dễ trong axit HF:                

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

Phản ứng này dùng để khắc chữ trên thủy tinh → không dùng bình thủy tinh để đựng axit HF.

C. AXIT SILICIC VÀ MUỐI SILICAT

I. Axit H2SiO3 

- Dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ bị mất nước:

H2SiO3 → H2O + SiO2 (t0)

- Khi sấy khô, H2SiO3 mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là silicagen được dùng làm chất hút ẩm và hấp phụ nhiều chất.

- H2SiO3 chỉ tác dụng với dung dịch kiềm mạnh.      

H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O

- Là axit yếu, yếu hơn axit cacbonic nên điều chế bằng cách dùng axit mạnh đẩy ra khỏi muối hoặc thủy phân một số hợp chất của Si.

Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3

Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3 + Na2CO3

SiCl4 + 3H2O → H2SiO3 + 4HCl

II. Muối silicat

     Là muối của axit silicic thường không màu, khó tan (trừ muối kim loại kiềm tan được).

- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ, bảo quản vải và gỗ khỏi bị cháy. Trong dung dịch, silicat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ:                       

Na2SiO3 + 2H2O → 2Na+ + 2OH‑ + H2SiO3