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

1. Định nghĩa của SiO₂

SiO₂ là công thức hóa học của Silic 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. Phân tử SiO₂ không tồn tại dưới dạng đơn lẻ mà chúng thường liên kết với nhau thành phân tử rất lớn. Và tồn tại chủ yếu ở 2 dạng cấu trúc là vô định hình và tinh thể.

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

• Cơ thể con người: phần dây chằng, cơ bắp, sụn

• Một số thực vật: ngũ cốc

• Nước uống

• Một số sinh vật và động vật

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

2. SiO₂ là oxit gì?

SiO2 là oxit axit và mang đầy đủ những tính chất của một oxit axit. Với nguyên tố silic (Si) và oxi (O), SiO2 tan chậm trong dung dịch kiềm. Ngược lại, chúng dễ tan trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy tạo ra silicat.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

SiO₂ + Na₂CO₃ → Na₂SiO₃ + CO₂

3. Tính chất lý hóa đặc trưng của SiO₂

Như chúng ta đã biết, mỗi hóa chất đều sở hữu những tính chất vật lý, tính chất hóa học đặc trưng riêng. Từ đó sẽ mang lại những ứng dụng khác biệt trong đời 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 một chất rắn, màu xám, có vẻ sáng của kim loại, khó nóng chảy . Ngoài ra, SiO2 dẫn điện kém, tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn. Với khối lượng riêng khoảng 2,2 đến 2,7 g/cm3 tùy vào cấu trúc tinh thể, nhiệt độ nóng chảy là 1713 độ C. 

3.2. Tính chất hóa học 

- Tác dụng với oxit bazơ và kiềm tạo ra muối silicat ở nhiệt độ cao.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H2O

SiO₂ + Na2CO3 → Na₂SiO₃+ CO2

- SiO2 không xảy ra phản ứng với nước.

- Phản ứng với axit flohidric.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

Phản ứng này thường được dùng để khắc chữ trên thủy tinh. Chính vì vậy, không sử dụng bình thủy tinh để đựng axit HF.

SiO₂ + 6HF(đặc) → H₂SiF₆ + 2H₂O

4. Phương pháp điều chế SiO₂

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

•  Phản ứng với oxi ở điều kiện nhiệt độ cao

Si(r) + O₂(k) → SiO₂ (r)

Phương pháp này thường được áp dụng với mục đích để phủ lớp SiO2 trên bề mặt của silic.

•  Phương pháp phun khói

Đây là phương pháp thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với hydro và oxy theo phương trình hóa học:

2H₂ + O₂ + SiCl₄ → SiO₂ + 4HCl

•  Phương pháp kết tủa

Cho axit vô cơ phản ứng với silic lỏng. 

Na₂SiO₃ + H⁺ → 2Na⁺ + SiO₂ + H₂O

•  Phương pháp sol-gel

Là phương pháp thủy phân một alkoxysilan với 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 với 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 một thành phần đóng vai trò quan trọng trong ngành xây dựng mà còn được dùng trong các ngành sản xuất đồ gốm, thủy tinh và nhiều ứng dụng khác.

5.1. Ngành xây dựng

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

Silic được sử dụng vô cùng phổ biến trong ngành xây dựng

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

5.2. Trong sản xuất đồ gốm

Để sản xuất đồ gốm, trước tiên, ta cần tạo ra một khối dẻo để tạo hình bằng cách trộn đều đất sét, fenpat, thạch anh cùng với nước theo tỷ lệ thích hợp. Sau khi tạo hình xong, ta sẽ mang chúng nung ở nhiệt độ phù hợp. 

Ứng dụng trong sản xuất đồ gốm

5.3. Sản xuất thủy tinh

Đối với sản xuất thủy tinh, bạn cần trộn đều hỗn hợp đá vôi, cát cùng soda theo một tỉ lệ thích hợp. Sau đó, mang nung hỗn hợp đó trong lò quay ở nhiệt độ 900 độ C để tạo ra thủy tinh dạng nhão.

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

Silic là nguyên liệu để sản xuất thủy tinh

5.4. Ứng dụng khác của SiO₂

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

• Người ta thường sử dụng thạch anh để ứng dụng trong hệ thống lọc nước, xử lý nước tinh khiết.

Thạch anh được ứng dụng trong hệ thống lọc nước, xử lý nước tinh khiết

• Trong ngành công nghiệp cao su, SiO₂ được dùng làm chất tăng cường và cải thiện tính chống mài mòn của cao su.

• Ngoài ra, SiO₂ còn được dùng để sản xuất Sodium Silicat (Na₂SiO₃). Một trong những thành phần dùng để chế tạo ra chất nhuộm màu và xà phòng.  

• Bên cạnh đó, Silica cũng được sử dụng làm thành phần chính trong đúc cát, ứng dụng trong sản xuất các chi tiết, vật dụng kim loại. SiO₂ có điểm nóng chảy cao.

6. Liệu SiO₂ có gây 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 thâm nhập sâu vào đường hô hấp, từ đó gây ra những kích thích, chảy máu phổi hoặc ung thư phổi. Không chỉ vậy, nếu tiếp xúc trong một thời gian dài, Silica còn gây ra những vấn đề về da và mắt. 

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

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

Bất kỳ một hóa chất nào cũng đều có khả năng gây hại đến sức khỏe con người. Chính vì vậy, để bảo vệ bản thân, những người xung quanh và môi trường sống của chúng ta, bạn cần nắm bắt được những kiến thức về bảo quản và sử dụng hóa chất để không gặp phải những sự cố ngoài ý muốn.

Hướng dẫn bảo quản 

• Lưu trữ ở những khu vực khô ráo, thoáng mát, tránh tiếp xúc với độ ẩm. 

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

• Đảm bảo ghi đúng bao bì tránh trường hợp sử dụng sai hóa chất, bảo quản trong bao bì kín để ngăn bụi bẩn từ bên ngoài.

Sử dụng SiO₂ trong công nghiệp

• Khi tiếp xúc với SiO₂, tuân thủ những quy tắc làm việc, mang đầy đủ đồ bảo hộ.

• Tránh để hóa chất tiếp xúc trực tiếp với mắt và da. Trong trường hợp tiếp xúc, cần rửa ngay với nước và tìm đến y tế nếu cần thiết.

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

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

Với những thông tin mà Đông Á Chemical đã chia sẻ về SiO₂ là gì? Tính chất lý hóa đặc trưng, phương pháp điều chế và ứng dụng của hợp chất này trong đời sống. Hi 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 và bảo quản hóa chất này để đảm bảo an toàn.