SiO2 là oxit gì? Tính chất, điều chế, ứng dụng của SiO2

Silica là chất tồn tại ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước

1. Định nghĩa SiO2

SiO2 là công thức hóa học của Silicon dioxide hay còn gọi là Silica. Đây là một hợp chất hóa học, tồn tại trong tự nhiên dưới dạng một số khoáng chất nhất định. Các phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà chúng thường liên kết với nhau thành những phân tử rất lớn. Và tồn tại chủ yếu ở hai dạng cấu trúc: vô định hình và kết tinh.

SiO2 được tìm thấy trong nguồn cung cấp thực phẩm. Chúng đã được chứng minh là an toàn trong các nghiên cứu. Chẳng hạn như:

Cơ thể con người: dây chằng, cơ, sụn

Một số loại cây: ngũ cốc

Nước uống

Một số sinh vật và động vật

Tuy nhiên, việc tiếp xúc trực tiếp với một số loại silicon dioxide có thể gây rủi ro cho những người làm việc trong ngành khai thác mỏ, thép và xây dựng.

2. SiO2 là oxit gì?

SiO2 là một oxit axit và có tất cả các tính chất của oxit axit. Với các nguyên tố silicon (Si) và oxy (O), SiO2 tan chậm trong dung dịch kiềm. Ngược lại, chúng dễ hòa tan trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy để tạo ra silicat.

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2

3. Tính chất lý hóa điển hình của SiO2

Như chúng ta đã biết, mỗi loại hóa chất đều có những đặc tính vật lý và hóa học riêng. Từ đó, nó sẽ mang đến những ứng dụng khác nhau trong cuộc sống. Và SiO2 cũng vậy. Hãy cùng Đông Á tìm hiểu về tính chất lý hóa của SiO2 nhé.

3.1. Tính chất vật lý

Silica là chất tồn tại ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước. Đây là chất kim loại rắn, màu xám, sáng bóng, khó nóng chảy. Ngoài ra, SiO2 là chất dẫn điện kém, tinh thể silicon nguyên chất là chất bán dẫn. Với mật độ khoảng 2,2 đến 2,7 g/cm3 tùy theo cấu trúc tinh thể, nhiệt độ nóng chảy là 1713 độ C.

3.2. Tính chất hóa học

– Phản ứng với oxit bazơ và kiềm tạo muối silicat ở nhiệt độ cao.

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3+ CO2

– SiO2 không phản ứng với nước.

– Phản ứng với axit flohiđric.

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

Phản ứng này thường được sử dụng để khắc chữ trên kính. Vì vậy, không nên dùng chai thủy tinh để đựng axit HF.

SiO2 + 6HF(ngưng tụ) → H2SiF6 + 2H2O

4. Phương pháp điều chế SiO2

Để điều chế SiO2 người ta thường điều chế bằng các phương pháp sau:

Si(r) + O2(k) → SiO2 (r)

Phương pháp này thường được áp dụng cho mục đích phủ lớp SiO2 lên bề mặt silicon.

Đây là phương pháp thủy phân halogen gel ở nhiệt độ cao bằng hydro và oxy theo phương trình hóa học:

2H2 + O2 + SiCl4 → SiO2 + 4HCl

Cho axit vô cơ phản ứng với silicon lỏng.

Na2SiO3 + H+ → 2Na+ + SiO2 + H2O

Phương pháp thủy phân alkoxysilane bằng chất xúc tác axit hoặc bazơ.

phương trình:

Si(OR)4 + 2H2O → SiO2 + 4ROH

Ngoài ra, bằng phương pháp hơi lỏng-rắn ở nhiệt độ thấp, tương đương nhiệt độ phòng, silica NanospringsTM đã được tạo ra.

5. Tham khảo những ứng dụng nổi bật của SiO2 trong đời sống

Hợp chất SiO2 không chỉ là thành phần quan trọng trong ngành xây dựng mà còn được sử dụng trong ngành sản xuất gốm sứ, thủy tinh và nhiều ứng dụng khác.

5.1. Ngành xây dựng

SiO2 được sử dụng cực kỳ phổ biến trong ngành xây dựng, chiếm khoảng 95%. Với hỗn hợp đất sét và đá vôi, sau khi nghiền nát sẽ được trộn với nước và cát để tạo thành bùn.

Silicon được sử dụng cực kỳ phổ biến trong ngành xây dựng

Sau đó, nung ở nhiệt độ khoảng 1400-1500 độ C trong lò nung để tạo clanhke rắn rồi để nguội. Tiếp tục nghiền clinker cùng một số chất phụ gia thành bột, tạo thành xi măng.

5.2. Trong sản xuất gốm sứ

Để sản xuất gốm sứ, trước tiên chúng ta cần tạo khối dẻo để tạo hình bằng cách trộn đất sét, fenspat, thạch anh với nước theo tỷ lệ thích hợp. Sau khi tạo hình xong chúng ta sẽ nướng chúng ở nhiệt độ thích hợp.

Dùng trong sản xuất gốm sứ

5.3. Sản xuất kính

Để sản xuất kính, bạn cần trộn đá vôi, cát và soda theo tỷ lệ thích hợp. Sau đó, đun nóng hỗn hợp trong lò quay ở nhiệt độ 900 độ C để tạo ra thủy tinh nhão.

Sau khi làm nguội tấm thủy tinh nhão, chúng ta sẽ thu được một tinh thể dẻo. Cuối cùng là thổi thủy tinh dẻo hoặc ép thành những hình dạng mong muốn.

Silicon là nguyên liệu sản xuất thủy tinh

5.4. Các ứng dụng khác của SiO2

Không những vậy, SiO2 còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác như:

Thạch anh được sử dụng trong hệ thống lọc nước và xử lý nước tinh khiết

Trong ngành cao su, SiO2 được sử dụng làm chất gia cố và cải thiện khả năng chống mài mòn của cao su.

Ngoài ra SiO2 còn được dùng để sản xuất Natri Silicate (Na2SiO3). Một trong những thành phần được sử dụng để làm thuốc nhuộm và xà phòng.

Ngoài ra, Silica còn được sử dụng làm nguyên liệu chính trong đúc cát, dùng trong sản xuất các bộ phận, đồ vật bằng kim loại. SiO2 có nhiệt độ nóng chảy cao.

6. SiO2 có hại cho sức khỏe không?

Trong trường hợp tiếp xúc với nồng độ quá cao, SiO2 có khả năng gây hại cho sức khỏe con người.

Bởi khi hít vào, các hạt SiO2 nhỏ sẽ xâm nhập sâu vào đường hô hấp từ đó gây kích ứng, chảy máu phổi hoặc ung thư phổi. Không những vậy, nếu tiếp xúc lâu ngày, Silica còn gây ra các vấn đề về da và mắt.

Vì vậy, việc sử dụng SiO2 trong các ngành công nghiệp cần đặc biệt quan tâm và tuân thủ mọi quy định để đảm bảo an toàn cho sức khỏe người lao động.

7. Hướng dẫn bảo quản và sử dụng SiO2 an toàn, hiệu quả

Bất kỳ hóa chất nào cũng có khả năng gây hại cho sức khỏe con người. Vì vậy, để bảo vệ bản thân, những người xung quanh và môi trường sống của chúng ta, bạn cần nắm bắt những kiến ​​thức về bảo quản, sử dụng hóa chất để tránh những sự cố không mong muốn.

Hướng dẫn bảo quản

Bảo quản nơi khô ráo, thoáng mát, tránh nơi ẩm ướt.

Tránh để hợp chất tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và nguồn nhiệt cao.

Đảm bảo dán nhãn đúng bao bì để tránh lạm dụng hóa chất, bảo quản trong bao bì kín để tránh bụi từ bên ngoài.

Sử dụng SiO2 trong công nghiệp

Khi tiếp xúc với SiO2 phải tuân thủ các quy định làm việc và mang đầy đủ đồ bảo hộ.

Tránh để hóa chất tiếp xúc trực tiếp với mắt và da. Trong trường hợp tiếp xúc, rửa ngay bằng nước và tìm kiếm sự chăm sóc y tế nếu cần thiết.

Tránh các hoạt động tạo bụi để hạn chế hít phải SiO2

Để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình sử dụng cần trang bị đầy đủ các dụng cụ, thiết bị phù hợp.

Với những thông tin mà CVG Group đã chia sẻ về SiO2 nó là gì? Tính chất hóa lý đặc trưng, ​​phương pháp điều chế và ứng dụng của hợp chất này trong đời sống. Hy vọng những kiến ​​thức này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hợp chất SiO2, cũng như nắm được những lưu ý về cách xử lý, bảo quản hóa chất này để đảm bảo an toàn.