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 + 2H_2­

     + 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

- SiO_­2­ 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