Silic là một nguyên tố cực kỳ quan trọng và cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Không chỉ vậy, nó còn là nguyên tố quan trọng cho thực vật và động vật. Bởi vậy, Silic được coi là đặc biệt quan trọng trong đời sống con người. Vậy Silic là gì? Tính chất và ứng dụng của nó như thế nào?
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)