Silic chính là một nguyên tố cực kỳ quan trọng và cần thiết trong rất nhiều ngành công nghiệp. Không chỉ vậy, nó còn là nguyên tố khá quan trọng cho thực vật và động vật. Bởi vậy, Silic luôn được coi là nguyên tố đặc biệt quan trọng trong đời sống con người. Vậy Nguyên tố Silic (Si), Cấu hình electron, Tính chất hoá học, Điều chế, Ứng dụng ra sao? Hãy cùng NGONAZ (ngonaz.com) tìm hiểu ngay ở bài viết dưới đây nhé!
Khái niệm Silic là gì?
Silic là tên của một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn và có ký hiệu là Si và số nguyên tử bằng 14. Đây được coi là một nguyên tố phổ biến đứng sau oxy trong vỏ Trái Đất (chiếm 25,8% trong vỏ Trái Đất). Silic là một 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.
Lịch sử của nguyên tố silic
Silic (tên Latinh: silex, silicis có nghĩa là đá lửa) lần đầu tiên được nhận ra bởi Antoine Lavoisier năm 1787, và sau đó đã bị Humphry Davy vào năm 1800 cho là hợp chất. Năm 1811 Gay Lussac và Thénard có lẽ đã điều chế ra silic vô định hình không nguyên chất khi nung nóng kali với tetraflorua silic SiF4. Năm 1824 Berzelius điều chế silic vô định hình sử dụng phương pháp giống như của Lussac. Berzelius cũng đã làm tinh khiết sản phẩm bằng cách rửa nó nhiều lần.
Vì silic là nguyên tố quan trọng trong các thiết bị bán dẫn và công nghệ cao, nên khu vực công nghệ cao ở California được đặt tên là Silicon Valley (Thung lũng Silicon), tức đặt tên theo nguyên tố này.
Silic trong bảng tuần hoàn hoá học
| Số nguyên tử (Z) | 14 |
|---|---|
| Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar) | 28,0855(3) |
| Phân loại | Á kim |
| Nhóm, phân lớp | 14, p |
| Chu kỳ | Chu kỳ 3 |
| Cấu hình electron | [Ne] 3s2 3p2 |
|
Mỗi lớp
|
2, 8, 4 |
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 thường có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc gần giống kim cương nên cũng có tính bán dẫn. Silic tinh thể có thể nóng chảy ở nhiệt độ 1420 độ C. Ở nhiệt độ thường, Silic sẽ có tính dẫn điện thấp nhưng khi nhiệt độ tăng, độ dẫn điện cũng sẽ tăng lên.
Silic vô định hình
Silic vô định hình là một chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng có thể tan được trong kim loại nóng chảy.
| Màu sắc | Ánh kim xám sẫm ánh xanh |
|---|---|
| Trạng thái vật chất | Chất rắn |
| Nhiệt độ nóng chảy | 1687 K (1414 °C, 2577 °F) |
| Nhiệt độ sôi | 3538 K (3265 °C, 5909 °F) |
| Mật độ | 2,3290 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa) |
| Mật độ ở thể lỏng | Ở nhiệt độ nóng chảy: 2,57 g·cm−3 |
| Nhiệt lượng nóng chảy | 50.21 kJ·mol−1 |
| Nhiệt bay hơi | 359 kJ·mol−1 |
| Nhiệt dung | 19,789 J·mol−1·K−1 |
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 thường thấp hơn so với silic vô định hình. Silic cũng 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 dùng để 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)
Ứng dụng của Silic (Si)
Silic là một nguyên tố vô cùng cần thiết trong nhiều ngành công nghiệp. Một số hợp chất của Silic như SiO2 nằm ở dạng cát và đất sét, đó cũng là thành phần chính để sản xuất ra bê tông và gạch hay là sản xuất xi măng.
Gốm, men, sứ là một 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 chưng cất là thành phần cơ bản của thủy tinh. Silica còn được sử dụng như những vật liệu cơ bản trong sản xuất cửa kính, sứ và nhiều loại đồ vật khác…
Lời kết
Với những thông tin bổ ích trên mà NGONAZ đưa ra hi vọng sẽ giúp các bạn sẽ nhận được một lượng kiến thức cơ bản về nguyên tố Silic cũng như tính chất lý hóa học, cách điều chế hay ứng dụng nguyên tố silic trong đời sống hàng ngày. Bên cạnh đó, để hiểu rõ hơn về 118 các nguyên tố hóa học hãy truy cập ngay mục “ kiến thức chung” của chúng tôi để cập nhật thông tin các nguyên tố trong bảng tuần hoàn hóa học.
