Silic và hợp chất của Silic (SiO2, Axit Silixic)

1. Vị trí và tính chất vật lý của Silic

Silic (Si) nằm ở ô số 14, chu kỳ 3, nhóm IVA (dưới Cacbon). Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trên vỏ Trái Đất (chỉ sau Oxi), tồn tại chủ yếu dưới dạng khoáng vật cát (SiO₂).

Silic có hai dạng thù hình:

• Silic tinh thể: Có cấu trúc giống kim cương, màu xám kim loại. Đặc biệt, nó là chất bán dẫn (dẫn điện kém ở nhiệt độ thường nhưng dẫn điện tốt ở nhiệt độ cao), là vật liệu cốt lõi để sản xuất vi mạch điện tử và pin mặt trời.
• Silic vô định hình: Là chất bột màu nâu.

2. Tính chất hóa học của Silic

Silic có các số oxi hóa -4, 0, +2, +4 (phổ biến nhất là +4). Tương tự cacbon, Silic có cả tính oxi hóa và tính khử, nhưng tính khử thể hiện mạnh hơn tính oxi hóa.

• Tính khử: Si cháy sáng khi đun nóng trong Oxi tạo SiO₂. Tác dụng với Halogen tạo hợp chất SiF₄. Đặc biệt, Si tan mạnh trong dung dịch kiềm nóng giải phóng khí H₂.
  Si + 2NaOH + H₂O ⟶ Na₂SiO₃ + 2H₂↑
• Tính oxi hóa: Si tác dụng với các kim loại mạnh (Mg, Ca) tạo muối silixua.
  2Mg + Si ⟶ Mg₂Si (t^o)

3. Silic đioxit (SiO2)

Là thành phần chính của cát trắng và thạch anh. SiO₂ là oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng tạo muối silicat. Điểm nhấn quan trọng: SiO₂ tan được trong axit flohiđric (HF). Phản ứng này dùng để khắc chữ lên thủy tinh.

SiO₂ + 4HF ⟶ SiF₄↑ + 2H₂O

4. Axit silixic (H2SiO3) và Muối Silicat

H₂SiO₃ là một axit rất yếu (yếu hơn cả H₂CO₃), ở dạng keo và không tan trong nước. Khi sấy khô, nó mất nước tạo thành silicagen (gel vô cơ) có cấu trúc xốp, dùng làm chất hút ẩm trong các lọ thuốc.

Các muối silicat của kim loại kiềm (Na₂SiO₃, K₂SiO₃) dễ tan trong nước. Dung dịch đậm đặc của chúng được gọi là thủy tinh lỏng, dùng để tẩm gỗ hoặc vải giúp chúng không bị cháy.