Silic điôxít

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm


Silic điôxít
Tên khác Silica
thạch anh
Nhận dạng
Số CAS 7631-86-9
Thuộc tính
Công thức phân tử SiO2
Phân tử gam 60,0843 g/mol
Bề ngoài Bột trắng
Tỷ trọng 2,634 g/cm³
Điểm nóng chảy 1.650(±75) °C
Điểm sôi 2.230 °C
Độ hòa tan trong nước 0,012 g/100 mL
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể Xem văn bản
Hình dạng phân tử Tuyến tính (pha khí)
Nhiệt hóa học
Các nguy hiểm
Chỉ mục EU Không liệt kê
Nguy hiểm chính Hít phải bột mịn có thể gây tổn thương đường hô hấp
Điểm bắt lửa Không cháy
Các hợp chất liên quan
Anion khác Sulfua silic
Cation khác Điôxít cacbon
Điôxít gecmani
Điôxít thiếc
Điôxít chì
Các ôxít silic liên quan Mônôxít silic
Hợp chất liên quan Axít silicic
"Silica gel"

Điôxít silic là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica (từ tiếng Latin silex), là một ôxít của siliccông thức hóa họcSiO2 và nó có độ cứng cao được biết đến từ thời cổ đại.[1] Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn. Silica có hai dạng cấu trúc là dạng tinh thể và vô định hình [2]. Trong tự nhiên silica tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể (thạch anh, triđimit, cristobalit, cancedoan, đá mã não), đa số silica tổng hợp nhân tạo đều được tạo ra ở dạng bột hoặc dạng keo và có cấu trúc vô định hình (silica colloidal)[3]. Một số dạng silica có cấu trúc tinh thể có thể được tạo ra ở áp suất và nhiệt độ cao như coesit và stishovit.
Silica được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên ở dạng cát hay thạch anh, cũng như trong cấu tạo thành tế bào của tảo cát. Nó là thành phần chủ yếu của một số loại thủy tinh và chất chính trong bê tông. Silica là một khoáng vật phổ biến trong vỏ Trái Đất.
Trong điều kiện áp suất thường, silica tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó là thạch anh, triđimit và cristobalit. Mỗi dạng thù hình này lại có hai hoặc ba dạng thứ cấp: dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β nhiệt độ cao. Ba dạng tinh thể của silica có cách sắp xếp khác nhau của các nhóm tứ diện SiO4 ở trong tinh thể. Ở thạch anh α, góc liên kết Si-O-Si bằng 150°, ở tridimit và cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180°. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải hoặc quay trái, tương ứng với α-thạch anh và β-thạch anh. Từ thạch anh biến thành cristobalit cần chuyển góc Si-O-Si từ 150° thành 180°, trong khi đó để chuyển thành α-tridimit thì ngoài việc chuyển góc này còn phải xoay tứ diện SiO4 quanh trục đối xứng một góc bằng 180°.
Silica có thể được tổng hợp (điều chế) ở nhiều dạng khác nhau như silica gel, silica khói (fumed silica), aerogel, xerogel, silica keo (colloidal silica)... Ngoài ra, silica NanospringsTM được sản xuất bởi phương pháp hơi lỏng-rắn ở nhiệt độ thấp bằng với nhiệt độ phòng.[4]

Silica thường được dùng để sản xuất kính cửa sổ, lọ thủy tinh. Phần lớn sợi quang học dùng trong viễn thông cũng được làm từ silica. Nó là vật liệu thô trong gốm sứ trắng như đất nung, gốm sa thạchđồ sứ, cũng như xi măng Portland.

Điều chế (Tổng hợp)[sửa | sửa mã nguồn]

Dù silica phổ biến trong tự nhiên nhưng người ta cũng có thể tổng hợp được theo nhiều cách khác nhau:

  • Bằng cách cho silic phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao:(theo sgk hóa 9)
Si (r) + O2 (k) → SiO2 (r)

(phương pháp này thường được áp dụng để phủ lớp SiO2 trên bề mặt silic)

  • Phương pháp phun khói (thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với oxy và hyđro)
2H2 + O2 + SiCl4 → SiO2 + 4HCl
  • Phương pháp kết tủa (Cho thủy tinh lỏng phản ứng với 1 axit (vô cơ).
Na2SiO3 + H+ → 2Na+ + SiO2 + H2O
  • Phương pháp sol-gel (Thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit)[5]
Si(OR)4 + 2H2O → SiO2 + 4ROH

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Lynn Townsend White, Jr. (Spring, 1961). "Eilmer of Malmesbury, an Eleventh Century Aviator: A Case Study of Technological Innovation, Its Context and Tradition", Technology and Culture 2 (2), tr. 97-111 [100].
  2. ^ Hoàng Nhâm (2000), Hóa học vô cơ tập 2, NXB Giáo dục Hà Nội, tr. 134
  3. ^ R.N. Rothon, Particulate-Filled Polymer Composites, Published by Rapra Technology Limited, Shrewsbury, UK (2003)
  4. ^ Lidong Wang,D Major, P Paga, D Zhang, M G Norton, D N McIlroy. “High yield synthesis and lithography of silica-based nanospring mats”. Nanotechnology 17: S298–S303. doi:10.1088/0957-4484/17/11/S12. 
  5. ^ Chruściel J., Ślusarski L. (2003), “Synthesis of nanosilica by the sol-gel method and its activity toward polymers”, Materials Science, 21(4), 461-469

Đọc thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

Phương tiện liên quan tới Silicon dioxide tại Wikimedia Commons

Bản mẫu:Hợp chất silic