Silic là kim loại hay phi kim? Tính chất và cách điều chế Si

Silic (Si) là một nguyên tố hóa học cực kỳ quan trọng, phổ biến sau nguyên tố oxi, rất cần thiết trong đời sống và sản xuất. Vậy, Silic là gì? Silic là kim loại hay phi kim? Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu rõ hơn về các đặc điểm, tính chất cũng như ứng dụng của Si, theo dõi nhé!

Silic là gì? Silic là kim loại hay phi kim?

Silic là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu là Si, có số nguyên tử bằng 14. Silic là nguyên tố phổ biến (chiếm 25,8%) đứng thứ 2 sau oxi trong vỏ trái đất và là nguyên tố phổ biến thứ 8 trong vũ trụ.

Silic là một nguyên tố phi kim

Silic là một phi kim rất cứng, nhóm IVA, chu kỳ 13, vị trí của Silic trong bảng tuần hoàn là ô số 14. Khối lượng nguyên tử của Si là 23, có 3 đồng vị bền, độ âm điện là 1,9.

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

Xem thêm:

• Nhũ tương là gì? Phân loại, đặc điểm, tác dụng của nhũ tương
• Coban(cobalt) là gì? Tính chất, ứng dụng của Coban
• Khí argon là gì? Cách chế tạo, bảo quản và ứng dụng của khí argon
• Khí đất đèn là gì? Có độc không? Ứng dụng của CaC2
• Lưu huỳnh là gì? Hóa trị mấy? Đặc điểm, tính chất của lưu huỳnh

Silic dioxit là oxit gì?

Silic đioxit còn có tên gọi là Silicat, là một oxit axit tác dụng với oxit bazơ và kiềm sẽ tạo thành muối silicat trong điều kiện ở nhiệt độ cao.

Công thức hóa học như sau:

SiO₂ (r) + 2 NaOH(r) → Na₂SiO₃ (r) + H₂O (k)

SiO₂ (r) + CaO (r) → CaSiO₃ (r)

Silic dioxit có độ cứng cao, hoàn toàn không có phản ứng với nước. Các phân tử của silic dioxit tồn tại ở dạng đơn lẻ nên sẽ tạo ra những trạng thái tự nhiên khác nhau.

Tính chất vật lý của Silic

Silic có 2 dạng thù hình chính là Silic tinh thể và Silic vô định hình, trong đó:

Silic tinh thể

Ở dạng tinh thể Silic có màu xám, ánh kim, có độ bền cao, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn. Nhiệt độ nóng chảy của Silic tinh thể ở 1420 độ C. Ở nhiệt độ thường, Silic có tính dẫn điện thấp nhưng khi nhiệt độ tăng lên thì độ dẫn điện sẽ tỉ lệ thuận tăng lên theo.

Hình ảnh Silic ở dạng tinh thể

Silic vô định hình

Silic vô định hình ở dạng bột màu nâu, không tan trong nước nhưng lại 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, như vậy số oxi hóa cao nhất của Silic là +4, còn số oxi hóa +2 ít phổ biến đối với Si.

Độ hoạt động hóa học của Silic tinh thể thấp hơn so với Silic vô định hình. Silic là nguyên tố vừa thể hiện tính khử vừa có tính oxi hóa trong các phản ứng hóa học.

Tính khử

Một số phản ứng đặc trưng cho tính khử của Silic được thể hiện qua một số phản ứng:

• Tác dụng với phi kim:

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

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

• Silic tác dụng với dung dịch kiềm:

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

• Tác dụng với axit:

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

• Tác dụng với H2 trong hồ quang điện:

Si + H₂ → SiH₄ + Si₂H₆ + Si₃H₆ + …

Tính oxi hóa

Ở nhiệt độ cao Silic có thể tác dụng với nhiều kim loại tạo ra Silixua kim loại như: Mg, Ca, Fe….

2Mg + Si → Mg₂Si

Chú ý: Mặc dù Silic là một phi kim nhưng không oxi hóa được H₂ như C, chúng chỉ có thể khử một số chất có tính oxi hóa mạnh như: HNO₃ hay H₂SO₄ (đặc nóng)

Các phương pháp điều chế Silic

Silic được điều chế bằng cách sử dụng các chất khử mạnh như magie, nhôm, cacbon hay silic dioxit ở nhiệt độ cao. Trong đó có 2 phương pháp điều chế là:

Điều chế Silic trong công nghiệp:

SiO₂ + C Than cốc → 2CO + Si (1800ºC)

Điều chế Silic trong phòng thí nghiệm:

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

Các ứng dụng của Silic trong đời sống và sản xuất

Ứng dụng của Silic (Si) trong công nghiệp và xây dựng

Silic (Si) với tính chất đặc biệt nên được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và xây dựng, đó là:

• Sản xuất thủy tinh: Thành phần chính của thủy tinh là silic. Sự kết hợp của Silic với những tạp chất khác như natri và canxi đã tạo thành các loại thủy tinh có độ cứng, độ trong suốt và đặc tính khác nhau.

Silic là thành phần chính khi sản xuất thủy tinh

• Xử lý nước: Silic thường được sử dụng để loại bỏ các tạp chất ô nhiễm và tạo ra nước sạch, an toàn. Vì vậy, Silic được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý nước thải và lọc nước.
• Xây dựng và vật liệu xây dựng: Silic là một trong những thành phần để sản xuất xi măng, bê tông, giúp tăng cường độ bền, độ cứng và khả năng chịu lực của cá vật liệu xây dựng.
• Sản xuất vật liệu chống cháy: Silic được dùng để sản xuất các vật liệu chống cháy như bọt biển silic, vật liệu cách nhiệt để giúp làm giảm thiểu các nguy cơ cháy nổ cũng như bảo vệ an toàn cho người dùng.

Ứng dụng của Silic (Si) trong công nghệ thông tin và điện tử

• Sản xuất vi mạch điện tử: Silic là nguyên liệu chính trong việc sản xuất các chip và vi mạch điện tử. Nhờ vào tính chất dẫn điện và tính bán dẫn của Silic cho phép chúng ta có thể tạo ra các thiết bị điện tử như: điện thoại di động,  máy tính, máy tính bảng.

Silic là chất bán dẫn nên là nguyên liệu chính để sản xuất vi mạch điện tử

• Công nghệ solar: Silic được dùng để sản xuất các tấm năng lượng mặt trời hay tấm pin mặt trời, giúp chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành các năng lượng của điện.
• Công nghệ thông tin: Silic cũng được sử dụng trong việc sản xuất những thiết bị dùng để lưu trữ thông tin như bộ nhớ flash, ổ cứng, các linh kiện điện tử khác.

Một số ứng dụng khác:

• Silic cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất cao su, để cải thiện độ nhớt, độ bền, tăng độ bám dính và tính chất chống lão hóa của cao su.  Cao su silic còn được sử dụng trong lốp xe giúp tăng độ bám đường, khả năng chống trượt và tuổi thọ của lốp.
• Trong ngành thực phẩm thì Silic được sử dụng để làm chất chống đông, chất tạo đặc, chất chống caking và chất chống bị ẩm. Bên cạnh đó, Silic thường được thêm vào bột, gia vị, hay các sản phẩm nước uống, các thực phẩm khác để cải thiện độ nhớt, tăng độ mịn và bảo quản tốt.

Mong rằng những thông tin trên sẽ giúp bạn có thể giải đáp được thắc mắc Silic là kim loại hay phi kim. Hiểu rõ hơn về nguyên tố hóa học Silic sẽ giúp bạn đạt điểm số cao trong các bài kiểm tra.

Tuyentb