Silic và hợp chất của Silic: Chi tiết tính chất và ứng dụng

Khái niệm Silic là gì?

Silic là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu là Si và số nguyên tử bằng 14. Đây được coi là nguyên tố phổ biến đứng sau oxy trong vỏ Trái Đất (chiếm 25,8% trong vỏ Trái Đất). Silic là nguyên tố rất cứng, có màu xám sẫm - ánh xanh kim loại, là á kim có hóa trị là +4.

Silic có kí hiệu là Si, thuộc ô số 14, nhóm IVA, chu kỳ 3 trong bảng tuần hoàn. Khối lượng nguyên tử của Silic là 23, số hiệu nguyên tử là Z=14. 

Trong tự nhiên, Silic thường tồn tại dưới dạng các hợp chất, chủ yếu là cát (SiO2), các khoáng vật silicat và aluminosilicat như: Secpentin (3MgO.2SiO2.2H2O), Cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O)...Không chỉ vậy Silic còn tồn tại trong cơ thể động thực vật với vai trò hoạt động của hệ vi sinh.

Tính chất vật lý của Silic

Silic có 2 dạng chính là silic tinh thể và silic vô định hình:

Silic tinh thể

Silic tinh thể có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn. Silic tinh thể có thể nóng chảy ở nhiệt độ 1420 độ C. Ở nhiệt độ thường, Silic có tính dẫn điện thấp nhưng khi nhiệt độ tăng, độ dẫn điện sẽ tăng lên.

Silic vô định hình

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

Tính chất hóa học của Silic

Silic có các số oxi hóa là: -4, 0, +2,+4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng hơn). Độ hoạt động hóa học của silic tinh thể thấp hơn so với silic vô định hình. Silic vừa thể hiện tính khử và tính oxi hóa trong các phản ứng hóa học.

Tính khử

Tính khử của silic được thể hiện bằng một số phản ứng đặc trưng: 

• Silic có thể tác dụng với phi kim:

Si + 2O2 →  SiO2 ( Phản ứng xảy ra trong nhiệt độ từ 400-600 độ C)

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

• Silic tác dụng với dung dịch kiềm: 

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

• Silic tác dụng với axit:

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

• Silic tác dụng với H2 trong hồ quang điện:

Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + ...

Tính oxi hóa

Silic có thể tác dụng với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao tạo ra Silixua kim loại:

2Mg + Si → Mg2Si

Silic không oxi hóa được H2 như C nhưng có thể khử một số chất có tính oxi hóa mạnh như HNO3 hay H2SO4 (đặc nóng) như C.

Điều chế Silic như thế nào?

Silic được điều chế bằng cách dùng chất khử mạnh mẽ như magie, nhôm, cacbon hay silic dioxit ở nhiệt độ cao: 

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

SiO2 + C Than cốc → 2CO + Si (18000C)

Xem thêm: 

• Cacbon oxit (CO) là gì? Tính chất và các ứng dụng phổ biến
• Clo là gì? Khái niệm, tính chất, ứng dụng và cách điều chế

Các ứng dụng của Silic

Silic là nguyên tố vô cùng cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Một số hợp chất Silic như SiO2 ở dạng cát và đất sét, đó là thành phần chính để sản xuất bê tông và gạch hay là sản xuất xi măng.

Gốm, men, sứ là vật liệu chịu lửa được sử dụng trong sản xuất các vật liệu chịu lửa. Gốm men sứ được sản xuất chủ yếu từ silicat. Silic còn là một thành phần quan trọng trong một số loại thép. 

Ngoài ra, các silica từ cất là thành phần cơ bản của thủy tinh. Silica còn được sử dụng như vật liệu cơ bản trong sản xuất cửa kính, sứ và nhiều loại đồ vật khác…

Bài tập về Silic SGK, SBT Hóa học 9 kèm lời giải

Bài tập về silic dưới đây sẽ giúp các bạn ôn tập và nắm vững kiến thức lý thuyết hơn. 

Hãy nêu đặc điểm của nguyên tố silic về trạng thái tự nhiên, tính chất và ứng dụng.

Gợi ý đáp án: 

• Trạng thái tự nhiên: Silic là nguyên tố chiếm ¼ trong vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên, Silic chỉ tồn tại ở dạng hợp chất như thạch anh, cát trắng, đất sét (cao lanh)

Tính chất:

• Tính chất hóa học: Silic bao gồm cả tính oxi hóa và khử. Về tính oxi hóa, Silic có thể tác dụng với một số kim loại ở nhiệt độ cao. Về tính khử, Silic có thể tác dụng với oxi, với phi kim và một số loại axit.

• Tính chất vật lý: Silic là một loại chất rắn, màu xám và khó nóng chảy.

Ứng dụng: Silic được sử dụng nhiều trong việc chế tạo các linh kiện điện tử. Ngoài ra, có thể dùng Silic để làm thủy tinh, cửa kính và sứ,....

Tóm lại, Silic có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống. Là một nguyên tố phổ biến trong vỏ Trái Đất, Silic dần trở thành một trong những nguyên tố quan trọng không thể thiếu trong các ngành công nghiệp…. Để có thêm nhiều thông tin hữu ích xoay quanh các môn học, bạn hãy tham khảo chuyên mục "Kiến thức cơ bản" trên website của chúng tôi.