Tính chất vật lí, tính chất hoá học của Silic, hợp chất của Silic, cách điều chế và ứng dụng - Hoá 11 bài 17

Bài này giúp các em hiểu rõ hơn về tính chất hoá học, tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên của Silic, các hợp chất của Silic, cách điều chế, ứng dụng Silic và các hợp chất của Silic...

I. Silic (Si)

1. Tính chất vật lý của Silic

+ 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.

2. Tính chất hoá học của Silic

- 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.

a) Silic thể hiện tính khử

* Silic tác dụng với phi kim:

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

 Si + O₂  SiO₂

* Silic 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 + ...

b) Silic thể hiện tính oxi hóa

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

 2Mg + Si → Mg₂Si

3. Điều chế Silic

 SiO₂ + 2C _{Than cốc}  2CO + Si

 SiO₂ + 2Mg → 2MgO + Si

 3SiO₂ + 4Al → 2Al₂O₃ + 3Si

 SiCl₄ + 2Zn → Si + 2ZnCl₂

 SiH₄  Si + 2H₂↑

 SiI₄  Si + 2I₂

II. SILIC ĐIOXIT (SiO­₂)

1. Tính chất vật lí của Silic điôxit

- 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.

2. Tính chất hoá học của Silic dioxit

a) Silic dioxit_­ có tính chất của oxit axit

- 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↑

b) Silic dioxit 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.

III. Axit Silixic - H₂SiO₃

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

 H₂SiO₃  H₂O + SiO₂

- 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

IV. Muối Silicat

- Là muối của axit silixic 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