Silic là tên một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu là Si và số nguyên tử bằng 14. Đây được coi là nguyên tố phổ biến đứng sau oxy trong vỏ Trái Đất [chiếm 25,8% trong vỏ Trái Đất]. Silic là nguyên tố rất cứng, có màu xám sẫm - ánh xanh kim loại, là á kim có hóa trị là +4. Cacbon là nguyên tố hóa học bắt nguồn từ tiếng Pháp carbone, ký hiệu hóa học là C, số nguyên tử bằng 6, nguyên tử khối bằng 12. Đây là nguyên tố phi kim có hóa trị IV phổ biến. Nguyên tố này cũng có nhiều dạng hình thù khác nhau.
So sánh tính chất hóa học của silic và cacbon
Sự khác biệt giữa Silicon và Carbon - Khoa HọC
Các sự khác biệt chính giữa silicon và carbon là cacbon là một phi kim trong khi silic là một kim loại.
Carbon và silicon, cả hai đều ở cùng một nhóm [nhóm 14] của bảng tuần hoàn. Do đó, chúng có bốn electron ở mức năng lượng bên ngoài. Chúng xảy ra ở hai trạng thái oxy hóa, +2 và +4. Và cả hai đều tồn tại dưới dạng mạng tinh thể phân tử khổng lồ.
Silicon là gì?
Silicon là nguyên tố có số hiệu nguyên tử 14, và nó cũng nằm trong nhóm 14 của bảng tuần hoàn, chỉ sau cacbon. Nó có ký hiệu hóa học là Si. Cấu hình electron của nó là 1s2 2 giây2 2p6 3 giây2 3p2. Silicon có thể loại bỏ bốn điện tử và tạo thành cation tích điện +4, hoặc nó có thể chia sẻ các điện tử này để tạo thành bốn liên kết cộng hóa trị.
Chúng ta có thể mô tả silic là một kim loại vì nó có cả tính chất kim loại và phi kim. Silicon là một chất rắn kim loại cứng và trơ. Điểm nóng chảy của silicon là 1414 oC, và điểm sôi là 3265 oC. Silic giống tinh thể rất giòn. Nó rất hiếm khi tồn tại dưới dạng silicon tinh khiết trong tự nhiên. Chủ yếu, nó xuất hiện dưới dạng oxit hoặc silicat. Vì một lớp oxit bên ngoài bảo vệ silicon nên nó ít bị phản ứng hóa học hơn. nó đòi hỏi nhiệt độ cao để oxy hóa. Ngược lại, silic phản ứng với flo ở nhiệt độ phòng. Silicon không phản ứng với axit nhưng phản ứng với kiềm đặc.
Hơn nữa, có rất nhiều ứng dụng công nghiệp của silicon. Silicon là một chất bán dẫn, do đó, rất hữu ích trong máy tính và các thiết bị điện tử. Các hợp chất silic như silica hoặc silicat rất quan trọng trong các ngành công nghiệp gốm sứ, thủy tinh và xi măng.
Carbon là gì?
Carbon ở khắp mọi nơi. Có hàng triệu hợp chất chứa cacbon. Vì vậy, chúng ta có thể nói rằng carbon là bộ khung cho cơ thể chúng ta. Một lý do cho điều này là khả năng của cacbon tạo thành bốn liên kết cộng hóa trị với một số lượng lớn các nguyên tố. Các hợp chất này ổn định và có thể xảy ra ở dạng chuỗi hoặc vòng. Nguyên tử cacbon rất nhỏ, và điều này cho phép hai nguyên tử cacbon đến gần hơn để các điện tử trong obitan p có thể chồng lên nhau tạo thành nhiều liên kết.
Carbon có số nguyên tử là sáu, và nó là một phi kim ở nhóm 14 trong bảng tuần hoàn. Cấu hình electron của Carbon là 1s2 2 giây2 2p2. Carbon là chất rắn màu đen / xám. Là cacbon nguyên chất, các dạng phổ biến nhất là than chì, than đá và kim cương. Trong than chì, các nguyên tử cacbon sắp xếp hình lục giác tạo thành các lớp. Có một khoảng cách nhỏ giữa các lớp và các điện tử phân định vị trí trong các lớp. Do đó, than chì có tính dẫn điện. Kim cương là khoáng chất cứng nhất mà chúng ta biết. Do đó, trong mỗi cacbon này gắn với 4 cacbon khác bằng liên kết cộng hóa trị, và đơn vị này lặp lại để tạo thành kim cương. Do đó, kim cương có một mạng lưới tứ diện cứng nhắc. Kim cương là một chất dẫn nhiệt tốt, và nó có các đặc tính quang học đặc biệt.
Silicon là nguyên tố có số nguyên tử 14, và nó cũng nằm trong nhóm 14 của bảng tuần hoàn, ngay dưới cacbon trong khi cacbon là nguyên tố có số nguyên tử 6, và nó cũng nằm trong nhóm 14 của bảng tuần hoàn, chỉ sau silic. . Tuy nhiên, sự khác biệt giữa silic và cacbon là cacbon là một phi kim trong khi silic là một kim loại.
Hơn nữa, cacbon và silic có cùng cấu hình electron chung là s2, p2. Tuy nhiên, có một sự khác biệt giữa silicon và carbon. Trong silicon, các electron lan truyền sang mức năng lượng thứ 3, trong khi ở carbon, nó chỉ ở mức năng lượng thứ 2. Sự khác biệt này xảy ra do cacbon ở thời kỳ thứ 2, nhưng silic ở thời kỳ thứ 3. Nguyên tử silic lớn hơn nguyên tử cacbon. Hơn nữa, một sự khác biệt khác giữa silicon và carbon là silicon ít phản ứng hơn carbon. Ngoài ra, các hợp chất cacbon tinh khiết có trong tự nhiên như kim cương, than chì và than đá. Nhưng các hợp chất silic tinh khiết hầu như không được tìm thấy. Chúng tồn tại dưới dạng oxit hoặc silicat.
Inforgraphic dưới đây tóm tắt sự khác biệt giữa silicon và carbon ở dạng bảng
.
Tóm tắt - Silicon vs Carbon
Silic và cacbon là hai nguyên tố hóa học quan trọng. Có một vài khác biệt giữa chúng như đã nêu ở trên. Sự khác biệt cơ bản giữa silic và cacbon là cacbon là phi kim trong khi silic là kim loại.
Đơn chất cacbon:
Tính chất vật lí:
Cacbon là chất rắn, tồn tại ở nhiều dạng thù hình:
- Kim cương: tinh thể trong suốt, là vật liệu cứng nhất trong tự nhiên, dẫn nhiệt kém, không dẫn điện.
- Than chì: màu xám, có ánh kim, mềm, dẫn điện tốt thường được dùng làm điện cực.
- Than vô định hình: than đá, than gỗ, mồ hóng.
Tính chất hóa học:
ở điều kiện thường, cacbon là phi kim hoạt động hoá học kém. Nhưng khi đun nóng, đơn chất cacbon khá hoạt động.a. Thể hiện tính khử đối với các chất oxi hoá, chẳng hạn:
- Cháy với oxi: ở nhiệt độ cao [trên 9000C] thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là CO. ở nhiệt độ thấp hơn [dưới 5000C] thì sản phẩm tạo thành chủ yếu là CO2:
C + O2 ® CO2
2C + O2 ® 2 CO
Ngoài ra thể còn có phản ứng: C + CO2 ® 2 CO
- Phản ứng với chất oxi hoá khác:
Hợp chất:
Cacbon oxit [CO]: là khí độc, thể hiện tính khử mạnh
Nếu được chiếu sáng, phản ứng có thể xảy ra ở nhiệt độ thường.
[Photgen là chất rất độc, trong chiến tranh thế giới thứ nhất đã được dùng để làm bom hơi ngạt. Ngày nay, người ta dùng nó trong các phản ứng tổng hợp hữu cơ].
- Khử oxit kim loại ở nhiệt độ cao:
Muối cacbonat: Axit cacbonic tạo ra hai muối là cacbonat và hiđrocacbonat.
- Muối cacbonat: chỉ có các muối của kim loại kiềm và amoni là tan tốt trong nước [riêng Li2CO3 tan vừa phải trong nước nguội và tan ít hơn trong nước nóng]. Dung dịch của các muối này trong nước có xảy ra quá trình thủy phân, nên môi trường có tính kiềm [đối với muối amoni cacbonat cũng vậy].
Trạng thái thiên nhiên:
Cacbon tồn tại ở cả dạng đơn chất và hợp chất trong tự nhiên.
Đơn chất như: than đá, kim cương, than chì.
Hợp chất như: CaCO3 [đá vôi, đá phấn, đá hoa], MgCO3 [manhêzit], CaCO3.MgCO3 [đôlômit], FeCO3 [xiđêrit], CuCO3.Cu[OH]2 [malakit].
Ngoài ra cacbon còn tồn tại một lượng lớn trong các hợp chất hữu cơ [dầu mỏ, khí đốt, ...]
Silic và công nghiệp silicat
Silic là một trong những nguyên tố phổ biến nhất trong vỏ Trái đất [đứng hàng thứ hai sau nguyên tố oxi]
Silic có hai dạng thù hình, dạng vô định hình và dạng tinh thể. Dạng tinh thể có cấu trúc tương tự kim cương, giòn và cứng, có ánh kim dẫn điện và dẫn nhiệt kém.
Silic là nguyên tố ít hoạt động hoá học.
Hợp chất của silic
a. Silic đioxit [SiO2]
SiO2 là chất rắn không tan trong nước, khó nóng chảy [16100], có tên gọi là thạch anh. Cát trắng là những hạt thạch anh nhỏ.
SiO2 là oxit axit. ở nhiệt độ cao, SiO2 tác dụng với oxit bazơ, kiềm, cacbonat kim loại kiềm tạo ra silicat:
Vì vậy người ta dùng axit flohiđric để khắc hình trên thuỷ tinh.
SiO2 được dùng rộng rãi trong xây dựng, sản xuất thuỷ tinh, đá mài...
b. Axit silicic và muối silicat
Axit silicic có công thức hoá học là H2SiO3, là axit yếu, ít tan trong nước.
Điều chế axit silicic bằng cách cho axit clohiđric tác dụng với dung dịch silicat, được dung dịch H2SiO3 dưới dạng keo:
2HCl + Na2SiO3 ® H2SiO3 + 2NaCl
Muối của axit silicic có tên là silicat. Natri và kali silicat trông bề ngoài giống thuỷ tinh, nhưng tan được trong nước, vì vậy chúng có tên là thuỷ tinh tan. Dung dịch của chúng tan trong nước gọi là thuỷ tinh lỏng.
Thuỷ tinh tan dùng để chế tạo xi măng và bêtông chịu axit, dùng làm lớp bảo vệ gỗ không cháy, sản xuất silicagen. Silicagen là một polime vô cơ có công thức [SiO2]n là một chất chống ẩm rất tốt, dùng trong bảo quản phim ảnh, băng đĩa hình, thực phẩm cao cấp ...
Công nghiệp silicat
a. Sản xuất thủy tinh: kính, chai lọ, cốc, chén …
b. Sản xuất đồ gốm: gạch, ngói, chum, vại, bát đĩa...
c. Sản xuất xi măng