Tìm hiểu về silic dioxit là gì? Ngành công nghiệp Silicat có ứng dụng gì?

Silica là cái tên bạn sẽ bắt gặp nhiều vì chúng được sử dụng rất nhiều trong cuộc sống. Vì vậy, khi nắm vững các thuộc tính, trạng thái và điều chế, ứng dụng của chúng sẽ giúp bạn có được nhiều kiến ​​thức quan trọng hơn và áp dụng nó vào nhiều lĩnh vực khác nhau.

Silica là gì?

Silica còn được biết đến với nhiều tên khác nhau, chẳng hạn như silica. Silica thực chất là một oxit có tính axit, phản ứng với kiềm và oxit kiềm ở nhiệt độ cao để tạo thành silicat.

Công thức hóa học như sau:

• sio2 (r) + 2naoh (r) → na2sio3 (r) + h2o (k) (điều kiện nhiệt độ cao).

• sio2 (r) + high (r) → casio3 (r) (điều kiện nhiệt độ cao).

  Silica hoàn toàn không phản ứng với nước và có độ cứng cao. Các phân tử silica không tồn tại đơn lẻ, vì vậy nó chắc chắn tạo ra những trạng thái tự nhiên rất thú vị. Biết silica là gì cũng sẽ giúp bạn tìm hiểu thêm về lý do tại sao chúng được sử dụng và là một thành phần quan trọng trong rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống.

  Silica ở trạng thái tự nhiên

  Thông thường, khi nhắc đến cái tên silica, nhiều người ít hoặc không chú ý đến. Tuy nhiên, nếu bạn hiểu rõ về trạng thái tự nhiên của chúng, bạn sẽ thấy chúng rất quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày, khi chúng xuất hiện và hiện hữu trong nhiều sản phẩm, đồ vật quen thuộc. Vậy trạng thái tự nhiên của silica là gì?

  

  Ở trạng thái tự nhiên, silica tồn tại chủ yếu ở hai dạng, vi tinh thể và kết tinh . Trong số chúng, ở trạng thái vi tinh thể, bạn sẽ tìm thấy chúng ở dạng cát, tridimit, huỷoan, cristobalit, mã não. Tuy nhiên, bạn sẽ thường xuyên gặp phải trạng thái silica ở dạng cát. Điều thú vị là chúng cũng là khoáng chất của vỏ Trái đất.

  Làm thế nào silica tồn tại dưới áp suất thường? Do đó, dưới áp suất thường, tinh thể silica chủ yếu tồn tại ở dạng tridymit, thạch anh và cristobalit . Ở mỗi dạng khác nhau đều có những thuộc tính phụ khác nhau và những thuộc tính khác nhau. Tính linh hoạt của silicas ở trạng thái tự nhiên là điều giúp chúng được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ngày nay.

  Tính chất hóa học của silica

  Tại sao silica được sử dụng rộng rãi như vậy. Tất cả chỉ vì những đặc tính hóa học khá tuyệt vời của chúng. Do đó, silica có các tính chất hóa học sau:

  

  Silica hoàn toàn không phản ứng với nước.

  Phản ứng với oxit và bazơ kiềm để tạo thành silicat ở nhiệt độ cao:

  • sio2 + 2naoh → na2sio3 + h2o

  • sio2 + na2co3 → na2sio3 + co2

    Silica phản ứng với axit flohydric:

    • sio2 + 4hf → sif4 + 2h2o

    • sio2 + 6hf (rắn) → h2sif6 + 2h2o

      Làm thế nào để điều chế silica?

      Trên thực tế, bạn sẽ thấy rằng silica rất phổ biến trong cuộc sống hàng ngày và dễ dàng có sẵn. Tuy nhiên, bạn cũng có thể chuẩn bị và tổng hợp chúng bằng nhiều phương pháp cơ bản khác nhau. Khả năng tổng hợp silica sẽ giúp đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng tăng.

      • Silic đioxit được điều chế bằng phản ứng của silic và oxi ở nhiệt độ cao: Phương pháp này thường được sử dụng để phủ silic đioxit với silic đioxit. Phản ứng hóa học có phương trình sau:

        si (r) + o2 (k) → sio2 (r)

        • Silica bằng phương pháp khử trùng: Đây thực chất là một phương pháp thủy phân silic halogenua bằng hydro và oxy ở nhiệt độ cao. Phương trình phản ứng hóa học:

          2h2 + o2 + sicl4 → sio2 + 4hcl

          • Quy trình Sol-Gel: Đây là một phương pháp điều chế silica bằng cách thủy phân alkoxysilanes với xúc tác axit hoặc bazơ. Phương trình phản ứng hóa học:

            si (hoặc) 4 + 2h2o → sio2 + 4roh

            Ngoài các phương pháp này, silica cũng có thể được điều chế bằng khí-lỏng-rắn nhiệt độ thấp (nhiệt độ phòng). Với những phương pháp này, bạn có thể dễ dàng tổng hợp silica.

            Xem thêm:

            • Silicon và các hợp chất của nó: các đặc tính và ứng dụng chi tiết
            • Carbon monoxide (co) là gì? Thuộc tính và ứng dụng phổ biến

            Các ứng dụng trong ngành công nghiệp silica và silicat

            Silica hiện đã có mặt trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Điều đó có nghĩa là, ứng dụng của silica về cơ bản sẽ được gọi là ngành công nghiệp silicat.

            Ngành công nghiệp silicat hoặc silicat đóng một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế ngày nay. Do đó, ngành công nghiệp silicat sẽ bao gồm nhiều ngành công nghiệp nhỏ như sản xuất xi măng, sản xuất thủy tinh, sản xuất gốm sứ …

            Ứng dụng của silica trong xây dựng

            Trên thực tế, 95% silica được sử dụng trong xây dựng . Có thể thấy rằng silica đã trở thành một chất rất quan trọng trong ngành công nghiệp này và mang lại nhiều giá trị lớn. Silica sẽ được sử dụng để làm xi măng.

            

            Cụ thể là hỗn hợp cát, nước, đất sét, đá vôi, nơi đá vôi và đất sét sẽ được nghiền nhỏ. Hỗn hợp này sẽ được trộn đều với nhau để tạo thành dạng sền sệt. Hỗn hợp sẽ tiếp tục được nung trong lò xi măng ở nhiệt độ cao lên tới 1400 – 1500 độ C.

            Kết quả của quá trình này sẽ là clinker rắn tiếp tục làm nguội. Clinker này sẽ tiếp tục được nghiền thành bột cùng với một số phụ gia khác để tạo thành xi măng. Xi măng hiện nay là vật liệu quan trọng và không thể thiếu trong ngành xây dựng. Đặc biệt trong mọi công trình xây dựng, xi măng được coi là chất kết dính bền vững.

            Sản xuất gốm sứ silica

            Ngoài việc là nguyên liệu chính cho ngành xây dựng, silica còn được sử dụng trong sản xuất gốm sứ. Trộn thạch anh, đất sét và fenspat với nước tạo ra một chất đàn hồi. Đặc biệt, các nguyên liệu được trộn với nhau theo tỷ lệ nhất định.

            

            Hỗn hợp này thành hình và được làm nóng trong lò ở nhiệt độ thích hợp. Kết quả sẽ là một sản phẩm gốm sứ bền đẹp lâu dài. Đặc biệt hiện nay gốm sứ còn được sử dụng và xuất hiện trong mọi không gian gia đình, văn phòng và mang lại những giá trị vô cùng lớn.

            Làm thủy tinh từ silica

            Silica cũng là một thành phần quan trọng trong ngành công nghiệp thủy tinh ngày nay. Vì vậy silica sẽ được trộn với nước soda và đá vôi theo một tỷ lệ nhất định. Hỗn hợp sẽ tiếp tục được nung đến 900oc trong lò quay. Sau đó thành phẩm là kính dán.

            

            Để thủy tinh nóng chảy nguội để tạo thành thủy tinh dẻo. Kính cường lực sau đó được ép hoặc thổi để tạo thành hình dạng mong muốn. Và thành phẩm kính sẽ có hình dạng như bây giờ. Phản ứng hóa học như sau:

            • caco3 (t °) → cao + co2

            • cao + sio2 (t °) → casio3

            • na2co3 + sio2 (t °) → na2sio3 + co2

              Ngoài các ứng dụng trên, silica còn có nhiều ứng dụng quan trọng khác, chẳng hạn như:

              

              • Sử dụng silica để lọc hoặc xử lý nước tinh khiết.

              • Silica ở dạng cát sẽ được sử dụng để đúc cát hoặc sản xuất các chi tiết và vật dụng bằng kim loại. Lý do là nhiệt độ nóng chảy của chúng cao.

              • Silica được sử dụng để sản xuất natri silicat. Đây là thành phần quan trọng trong sản xuất thuốc nhuộm và xà phòng.

                Các bài toán và giải pháp công nghiệp silic và silic trong SGK Hóa học 9

                sgk hóa 9 Hiện nay có rất nhiều bài tập hay về silica. Chi tiết các em tham khảo các dạng bài tập và cách giải cơ bản sau:

                

                Bài tập 2 (SGK Hóa học 9 trang)

                Hãy trình bày ngắn gọn các bước chính trong quy trình sản xuất gốm sứ.

                Giải pháp:

                Các công đoạn chính của sản xuất gốm sứ bao gồm:

                • Trộn thạch anh, đất sét và fenspat với nước theo tỷ lệ thích hợp để tạo thành một hỗn hợp hoặc một khối dẻo.

                • Khối nhựa tiếp tục thành hình và được nung trong lò ở nhiệt độ thích hợp. Sản phẩm sẽ là loại gốm phổ biến hiện nay.

                  Bài tập 4 (SGK Hóa học 9 trang)

                  Tiêu đề: Thủy tinh được sản xuất như thế nào? Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nung chảy thủy tinh.

                  Giải pháp:

                  Quy trình sản xuất thủy tinh:

                  • Trộn cát, đá vôi và sôđa theo tỷ lệ thích hợp.

                  • Hỗn hợp được làm nóng trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 900 độ C.

                  • Làm mát từ từ, thủy tinh dẻo được ép đùn và thổi vào các vật thể.

                    Phương trình hóa học:

                    • caco3 (t °) → cao + co2 ↑

                    • cao + sio2 (t °) → casio3

                    • na2co3 + sio2 (t °) → na2sio3 + co2

                      Bài tập 30.1 (sgk Hóa 9 trang 38)

                      Cặp chất nào sau đây có thể tương tác với nhau? Viết các phương trình hóa học (nếu có).

                      a) sio2 và co; b) sio2 và naoh;

                      c) sio2 và cao; d) sio2 và h2so4;

                      e) sio2 và h20.

                      Giải pháp:

                      Các cặp vật liệu có thể tương tác:

                      b) sio2 + 2naoh → na2sio3 + h2o

                      c) sio2 + high → casio3.

                      Bài 30.2 (SGK Hóa học trang 9 trang 38)

                      Một loại thủy tinh được sử dụng trong sản xuất cửa kính hoặc thiết bị gia dụng, thành phần của nó: 75% sio2; 12% cao; 13% na20. Tìm công thức hóa học của oxit của thủy tinh.

                      Giải pháp:

                      Gọi công thức hóa học của loại thủy tinh này là:

                      xna2o.ycao.zsio2; mna2o = 62 gam; mcao = 56 gam; msio2 = 60 gam

                      Đáp ứng các điều kiện sau: x, y, z là các số nguyên dương;

                      Tỷ lệ x: y: z là số nguyên đơn giản nhất. Theo đầu bài, chúng ta có tỷ lệ này:

                      x: y: z = 13/62: 12/56: 75/60 ​​= 0,21: 0,21: 1,25 = 1: 1: 6

                      Công thức hóa học của loại thủy tinh trên là na2o.cao.6sio2.

                      Bài 30.3 (SGK Hóa học 9 trang 38)

                      Viết phương trình hóa học thực hiện các biến đổi hóa học sau:

                      na2co3 + ……. → …….. + ……..

                      ………. + sio2 → ……… + ………

                      Giải pháp:

                      1. na2co3 + sio2 → na2sio3 + co2

                      2. caco3 + sio2 → casio3 + co2

                      Silica hiện đã có mặt trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Từ xi măng, gốm sứ, đồ thủy tinh hay xà phòng… đều chứa silica. Ngoài ra, bạn có thể ghé thăm website khỉ mỗi ngày để tìm hiểu thêm nhiều chủ đề hấp dẫn khác.