SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC

A.SILIC I/ TRẠNG THÁI TỰ NHIÊN: Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi: chiếm gần 29.5% khối lượng vỏ trái đất. Trong tự nhiên, Silic chỉ tồn tại dưới dạng hợp chất chủ yếu là Cát ( SiO2),các khóang vật silicat và aluminosilicat như : Cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O) Xecpentin ( 3MgO.2SiO2.2H2O) Fenspat( Na2O.Al2O3.6SiO2)…

Đá cát Na2O.Al2O3.6SiO2 Cát (SiO2) Đất sét ( Al2O3.2SiO2.2H2O)

A.SILIC II/ TÍNH CHẤT VẬT LÍ : Silic vô định hình Silic tinh thể Có hai dạng thù hình là : Silic tinh thể Silic vô định hình Silic vô định hình Silic tinh thể Là chất bột màu nâu , khối lượng riêng bằng 2.33, không tan trong nước , nhưng tan trong kim loại nóng chảy. Có màu xám, có ánh kim, ứng với kiểu lai hóa sp3 bền có cấu tạo giống kim cương rất cứng có tính bán dẫn.Nhiệt độ nóng chảy 14200C

SILIC VÔ ĐỊNH HÌNH SILIC TINH THỂ

A.SILIC III. TÍNH CHẤT HÓA HỌC: Silic có các số Oxh -4, 0,+2,+4 Số OXH +2 ít đặc trưng với Silic -4 0 +2 +4 Mg2Si Si SiO SiO2

1/Tính khử Tác dụng với Phi kim: Ở nhiệt độ thường, Silic khá trơ, nó chỉ tác dụng trực tiếp với flo Ở nhiệt độ cao, Silic tác dụng được với nhiều đơn chất , khi đó nó thể hiện tÍnh khử: Với Oxi: Si + O2 SiO2 H = -815 kJ Với Phi kim khác: (Nhiệt độ rất cao) Si + C SiC 3Si + 2N2 Si3N4 +4 -2 400 ->600 0C +4 -4 t0 +4 -3 t0

1/ Tính khử Với halogen Silic hóa hợp trực tiếp với các halogen tạo thành các tetrahalogenua: Si + 2X2 SiX4 ; X = F (nổ), Cl, Br, I CHÚ Ý:Silic tác dụng với Phi kim là phản ứng đặc trưng nhất với Silic. +4 -1 t0

1/ Tính khử Tác dụng với hợp chất: Tác dụng với dung dịch kiềm Si + 2KOH + H2O K2SiO3 + 2H2 MỞ RỘNG: _Tác dụng với dd axit : Axit flohidric ăn mòn silic dễ nhất Si + 4HF SiF4 + 2H2 Ngoài ra silic còn tan trong hỗn hợp HF + HNO3 4HNO3 + 18HF + 3Si 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O +1 +4 Nhiệt độ thường

Silic khử được nhiều hợp chất của oxi nhưng không có ứng dụng rộng rãi vì việc điều chế Silic khó khăn, tốn kém. VD: 2Fe2O3 + 3Si 4Fe + 3SiO2 t0

2/ Tính oxi hóa Tác dụng với Kim loại: Ở nhiệt độ cao,Silic tác dụng với kim loại (Ca, Mg, Fe, Zn,…) tạo ra silixua kim loại mà trong đó Si có số OXH là -2, -4. VD: 2Mg + Si Mg2Si (Magie Silixua) Fe + Si FeSi (Sắt (II) Silixua) +2 -4 t0 +2 -2 t0

III/ĐIỀU CHẾ - ỨNG DỤNG 1/ Điều chế: Trong Phòng thí nghiệm : đốt cháy bột Magie và cát nghiền mịn. SiO2 + 2Mg Si + 2MgO Silic điều chế vẫn còn lẫn MgO, muốn tách cần xử lí bằng dung dịch HCl lõang. Trong Công nghiệp: Dùng than cốc khử SiO2: SiO2 ( dư) + 2C Si + 2CO Cần cho cát dư vì tránh tạo thành silic cacbua. +4 9000C +2 +4 +2 18000C

2/ Ứng dụng: _Hợp kim Ferosilic được dùng để chế tạo thép chịu axit. _ Các hợp kim nhôm pha thêm silic đựơc dùng trong kĩ thuật hàng không để tăng độ bền của vật liệu. _Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn được dùng trong kỹ thuật vô tuyến và điện tử ( đặc biệt là chế tạo Pin mặt trời).

PIN MẶT TRỜI

Các hợp kim nhôm pha thêm silic đựơc dùng trong kĩ thuật hàng không để tăng độ bền của vật liệu.

Silic siêu tinh khiết được điều chế theo sơ đồ sau SiO2 Si SiCl4 lỏng không tinh khiết không tinh khiết Tinh chế bằng phương pháp cất công đọan Si Si SiCl4 (Siêu tinh khiết) (Tinh khiết) (Tinh khiết) Than cốc Phản ứng với Clo Khử bằng hidro

B.HỢP CHẤT CỦA SILIC I/Silic đioxit: 1/ Tính chất vật lý: Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 17130C Trong tự nhiên SiO2 tinh thể chủ yếu ở dạng khóang vật thạch anh.

THẠCH ANH

Cát là SiO2 chứa nhiều tạp chất.

2/ Tính chất hóa học: Tác dụng với Flo và Axit Flohidric: 2F2 + SiO2 SiF4 + O2 4HF + SiO2 SiF4 + 2H2O Các axit khác không ăn mòn silic đioxit. -2 -1

Tác dụng với kiềm: SiO2 tan chậm trong dd kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim lọai kiềm nóng chảy, tạo thành silicat. SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O SiO2 + CaO CaSiO3 SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 t0 t0 t0

II.Axit silicic và muối silicat Tính Chất: _ Là chất ở dạng keo, không tan trong nước. _ Là axit yếu, dễ bị CO2 đẩy khỏi dd muối: Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3 + Na2CO3 _Đun nóng dễ mất nước: H2SiO3 SiO2 + H2O SiO2 chứa 5% nước được gọi là silicagen dùng để hút ẩm, hấp phụ, chất phát hiện độ ẩm. t0

Silicagen

2/ Muối Silicat: Điều chế: Axit silicic tác dụng với dd kiềm: H2SiO3 + 2NaOH Na2SiO3 + 2H2O Đun nóng SiO2 với dd kiềm: SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O _ Chỉ có silicat của kim loại kiềm tan trong nước. _ Silicat kim loại dễ bị thủy phân trong dd: Na2SiO3 + H2O 2NaOH + H2SiO3 t0

THỦY TINH LỎNG _ DD của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng. SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 _ Ứng dụng :dùng trong Công nghiệp tẩy rửa , hồ dán đặc biệt, tẩm giấy vải gỗ để không bị cháy… 14000C THỦY TINH LỎNG

CÂU HỎI CUỐI BÀI Câu 1: Để khắc hình hoặc chữ lên thủy tinh người ta dùng: a) HF b) HCl c) HNO3 d) H2SO4

Câu 2: Số oxi hóa cao nhất của silic thể hiện ở hợp chất: a) SiO b) SiO2 c) SiH4 d) Mg2Si

Câu 3: Silic có ứng dụng trong: a) Kỹ thuật vô tuyến b) Luyện kim c) Pin Mặt Trời d) Cả a, b, c đều đúng

Câu 4: Khả năng phản ứng của silic tinh thể và silic vô định hình: a) silic vô định hình cao hơn silic tinh thể b) silic tinh thể cao hơn silic vô định hình c) như nhau

Câu 5: Viết các phương trình theo sơ đồ: SiO2 Na2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2 Na2SiO3 + CO2 + H2O H2SiO3 + Na2CO3 H2SiO3 SiO2 + H2O SiO2 + 2C Si + 2CO