SiO2 là một chất có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như xuất kính cửa sổ, lọ thủy tinh,….. Vậy bạn đã từng thắc mắc SiO2 là gì? Nó có tính chất hóa học ra sao, được điều chế và ứng dụng như thế nào chưa. Nếu có, hãy cùng LabVIETCHEM đi tìm câu trả lời qua nội dung bài viết dưới đây nhé.
Silic dioxit SiO2 là gì ?
SiO2 là gì ?
SiO2 hay silic dioxit là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica. Nó là một oxit của silic với có độ cứng cao được biết đến từ thời cổ đại. Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn và tồn tại ở 2 dạng là dạng tinh thể và vô định hình. Phần lớn silic dioxit tổng hợp nhân tạo đều được tạo ra ở dạng bột hoặc keo sẽ có cấu trúc vô định hình còn nếu được tạo ra ở áp suất và nhiệt độ cao như coesit và stishovit thì có cấu trúc tinh thể.
Cấu trúc tinh thể SiO2
Trạng thái tự nhiên của Silic dioxit SiO2
Trong tự nhiên, silic dioxit sống sót hầu hết ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể như cát ( thạch anh ), tridimit, cristobalit, cancedoan hoặc đá mã não, trong đó, dạng thông dụng nhất là dạng cát. Nó chính là một khoáng vật của vỏ Trái Đất .
Tinh thể thạch anh SiO2
Trong điều kiện kèm theo áp suất thường, silic dioxit tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó là thạch anh, tridimit và cristobalit. Mỗi dạng lại có hai hoặc ba dạng thứ cấp với dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β bền nhiệt độ cao .
Ba dạng tinh thể của SiO2 có cách sắp xếp khác nhau của những nhóm tứ diện SiO4 ở trong tinh thể. Ở dạng thạch anh α, góc link Si-O-Si bằng 150 ° còn ở dạng tridimit và cristobalit thì góc link Si-O-Si bằng 180 °. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho những nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải ( α-thạch anh ) hoặc quay trái ( β-thạch anh ). Để biến thạch anh thành cristobalit góc Si-O-Si cần chuyển từ 150 ° thành 180 °, còn nếu muốn chuyển thành α-tridimit thì bên cạnh việc chuyển góc Si-O-Si từ 150 ° thành 180 ° còn phải xoay tứ diện SiO4 quanh trục đối xứng một góc bằng 180 ° .
Tính chất hóa học của SiO2
– Silic dioxit hoàn toàn có thể công dụng với kiềm và oxit bazơ để tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao
SiO2 + 2N aOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
– Không phản ứng được với nước .
– Phản ứng với axit flohidric theo phương trình hóa học :
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2 O
SiO2 + 6HF ( đặc ) → H2SiF6 + 2H2 O
Phương pháp điều chế SiO2
Dù silic dioxit rất thông dụng trong tự nhiên nhưng tất cả chúng ta cũng hoàn toàn có thể tổng hợp nó bằng một trong những giải pháp sau :
- Cho silic phản ứng với oxi trong điều kiện kèm theo nhiệt độ cao
Si ( r ) + O2 ( k ) → SiO2 ( r )
Phương pháp này thường được sử dụng để phủ lớp SiO2 trên mặt phẳng của silic .
- Phương pháp phun khói
Là giải pháp thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với oxy và hyđro theo phương trình hóa học :
2H2 + O2 + SiCl4 → SiO2 + 4HC l
-
Phương pháp kết tủa
Cho silic lỏng phản ứng với 1 axit vô cơ. Phản ứng xảy ra như sau :
Na2SiO3 + H + → 2N a + + SiO2 + H2O
- Phương pháp sol-gel
Là phương pháop thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit. Phương trình phản ứng như sau :
Si ( OR ) 4 + 2H2 O → SiO2 + 4ROH
Ngoài ra, silica NanospringsTM được sản xuất bằng chiêu thức hơi lỏng – rắn ở nhiệt độ thấp, tương tự với nhiệt độ phòng .
Ứng dụng của Silic dioxit SiO2
– Khoảng 95 % silic dioxit thương mại được sử dụng trong ngành kiến thiết xây dựng, ví dụ như sản xuất bê tông. Hỗn hợp đá vôi và đất sét sau khi được nghiền nhỏ sẽ được trộn với cát và nước thành dạng bùn. Sau đó mang nung ở nhiệt độ khoảng chừng 1400 – 1500 °C trong lò nung xi-măng ( lò quay hoặc lò đứng ) để tạo ra clinke dạng rắn, để nguội. Nghiền clinke và 1 số ít phụ gia thành dạng bột min, ta sẽ thu được xi-măng .
Là nguyên vật liệu để sản xuất xi-măng
– Là nguyên vật liệu trong công nghiệp sản xuất đồ gốm : Trộn đều đất sét, thạch anh và fenpat với nước theo tỷ suất thích hợp để thành khối dẻo rồi tạo hình. Sau đó mang nung những vật phẩm đã tạo hình ở nhiệt độ tương thích .
Là nguyên vật liệu trong công nghiệp sản xuất đồ gốm
– Là thành phần quan trọng để sản xuất thủy tinh : Trộn đều hỗn hợp cát, đá vôi, soda theo tỉ lệ thích hợp, sau đó mang nung trong lò quay ở nhiệt độ 900 °C thành thủy tinh dạng nhão. Tiếp đến là làm nguội thủy tinh dạng nhão để được thủy tinh dẻo. Và bước sau cuối là ép hoặc thổi thủy tinh dẻo thành những hình dạng mong ước .
CaCO3 ( t ° ) → CaO + CO2
CaO + SiO2 ( t ° ) → CaSiO3
Na2CO3 + SiO2 ( t ° ) → Na2SiO3 + CO2
Sản xuất thủy tinh với từ cát thạch anh
– Thạch anh dùng trong mạng lưới hệ thống lọc nước, xử lí nước tinh khiết .
Hệ thống lọc nước sử dụng silic dioxit
– Sản xuất Sodium silicat (Na2SiO3) – thành phần chế tạo ra xà phòng và chất nhuộm màu.
– SiO2 dạng cát được sử dụng làm thành phần chính trong đúc cát để sản xuất những chi tiết cụ thể, đồ vật sắt kẽm kim loại vì có điểm nóng chảy cao .
Đó là một số thông tin về silic dioxit SiO2 là gì mà LabVIETCHEM đã tổng hợp được. Chắc hẳn sau khi theo dõi nội dung trên, các bạn đã trả lời được những thắc mắc ban đầu rồi phải không nào. Truy cập ngay website labvietchem.com.vn để xem thêm nhiều bài viết hay và bổ ích nhé.
Xem thêm :
