Bài 18 : Công nghiệp silicat

Lý thuyết

I. Thủy tinh

1. Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh - Thủy tinh loại thông thường dùng làm cửa kính, chai, lọ, ... là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit. - Sản xuất bằng cách nấu chảy một hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và sođa ở 1400^oC: 6SiO₂ + CaCO₃ + Na₂CO₃ → Na₂O.CaO.6SiO₂ + 2CO₂ - Nhiệt độ nóng chảy xác định do không có cấu trúc tinh thể mà là chất vô định hình. - Khi đun nóng nó mềm dần rồi mới chảy, do đó có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn. 2. Một số loại thủy tinh a. Thủy tinh Kali - Khi nấu thủy tinh, nếu thay Na₂CO₃ bằng K₂CO₃ thì được thủy tinh kali. - Có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn. - Được dùng làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính, ... b. Thủy tinh pha lê - Là thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy và trong suốt. c. Thủy tinh thạch anh - Được sản xuất bằng cách nấu chảy silic đioxit tinh khiết. - Loại thủy tinh này có nhiệt độ hóa mềm cao, có hệ số nở nhiệt rất nhỏ, nên không bị nứt khi nóng lạnh đột ngột. d. Thủy tinh có màu Khi cho thêm oxit của một kim loại, thủy tinh sẽ có màu khác, do tạo nên các silicat có màu. Ví dụ: crom (III) oxit (Cr₂O₃) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển.

II. Đồ gốm

    - Là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh. - Tùy theo công dụng, người ta phân biệt gốm xây dựng, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật và gốm dân dụng. 1. Gạch và ngói - Gạch và ngói thuộc loại gốm xây dựng. - Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất sét loại thường và một ít cát, được nhào với nước thành khối dẻo, sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở 900 − 1000^oC sẽ được gạch và ngói. Sau khi nung, gạch và ngói thường có màu đỏ gây nên bởi sắt oxit ở trong đất sét. 2. Gạch chịu lửa - Gạch chịu lửa thường được dùng để lót lò cao, lò luyện thép, lò nấu thủy tinh, ... - Có hai loại gạch chịu lửa chính: gạch đinat và gạch samôt. + Phối liệu để sản xuất gạch đinat: 93% − 96% SiO₂; 4 − 7% CaO và đất sét; nhiệt độ nung khoảng 1300 − 1400^oC. Gạch đinat chịu được nhiệt độ khoảng 1690 − 1720^oC. + Phối liệu để chế tạo gạch samôt: bột samôt trộn với đất sét và nước. Sau đó đóng khuôn và sấy khô, nung ở 1300 − 1400^oC. 3. Sành, sứ và men a. Sành - Sành là vật liệu cứng, gõ kêu, có màu nâu và xám được tạo thành bằng cách nung đất sét ở nhiệt độ khoảng 1200 − 1300^oC. - Để có độ bóng và lớp bảo vệ không thấm nước, người ta tạo một lớp men mỏng ở mặt ngoài của đồ sành. b. Sứ - Sứ là vật liệu cứng, xốp, có màu trắng, gõ kêu. - Phối liệu để sản xuất sứ gồm cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại. - Đồ sứ được nung hai lần, lần đầu ở 1000^oC, sau đó tráng men và trang trí, lần thứ hai nung ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 1400 − 1450^oC. - Sứ có nhiều loại: sứ dân dụng, sứ kĩ thuật. - Sứ kĩ thuật được dùng để chế tạo các vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, các dụng cụ thí nghiệm. c. Men - Thành phần chính giống sứ, nhưng dễ nóng chảy hơn. - Men được phủ lên bề mặt sản phẩm, sau đó nung lên ở nhiệt độ thích hợp để men biến thành một lớp thủy tinh che kín bề mặt sản phẩm.

III. Xi măng

1. Thành phần hóa học Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính, được dùng trong xây dựng trong đó xi măng Pooclăng là loại quan trọng và thông dụng nhất. - Xi măng Pooclăng là chất bột mịn, màu lục xám, thành phần chính gồm canxi silicat và canxi aluminat: Ca₃SiO₅ (hoặc 3CaO.SiO₂), Ca₂SiO₄ (hoặc 2CaO.SiO₂), Ca₃(AlO₃)₂ (hoặc 3CaO.Al₂O₃). - Xi măng Pooclăng được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ đá vôi, trộn với đất sét có nhiều SiO₂ và một ít quặng bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt, rồi nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở 1400 − 1600^oC. - Sau khi nung, thu được hỗn hợp màu xám gọi là clanhke. - Để nguội, rồi nghiền clanhke với một số chất phụ gia thành bột mịn, sẽ được xi măng. 2. Quá trình đông cứng xi măng - Trong xây dựng, xi măng được trộn với nước thành khối nhão, sau vài giờ sẽ bắt đầu đông cứng lại. - Quá trình đông cứng của xi măng chủ yếu là sự kết hợp của các hợp chất có trong xi măng với nước, tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành khối cứng và bền: 3CaO.SiO₂ + 5H₂O → Ca₂SiO₄.4H₂O + Ca(OH)₂ 2CaO.SiO₂ + 4H₂O → Ca₂SiO₄.4H₂O 3CaO.Al₂O₃ + 6H₂O → Ca₃(AlO₃)₂.6H₂O Ngoài ra, còn có các loại xi măng có những tính năng khác nhau như xi măng chịu axit, xi măng chịu nước biển, ...

Bài 2 (trang 83 SGK Hóa 11):

Một loại thủy tinh có thành phần là Na₂SiO₃, CaSiO₃ và SiO₂. Viết phương trình hóa học để giải thích việc dùng axit flohđric để khắc chữ lên thủy tinh đó. Lời giải: Có thể viết thành phần hoá học gần đúng thuỷ tinh đó là:Na₂O.CaO.2SiO₂ Khi dùng HF để khắc chữ lên thuỷ tinh thì có phản ứng: SiO₂ + 4HF →SiF4 ↑ + 2H₂O Nên có thể dùng axit HF để khắc chữ, khắc hình lên thuỷ tinh.

Bài 3 (trang 83 SGK Hóa 11):

Một loại thủy tinh thường chứa 13,0% natri oxit; 11,7 % canxi oxit và 75,3% silic đioxit về khối lượng. Thành phần của thủy tinh này được biểu diễn dưới dạng các oxit là: A. 2Na₂O. CaO. 6SiO₂                                                                                      B. Na₂O. CaO. 6SiO₂ C. 2Na₂O. 6CaO. SiO₂                                                                                    D . Na₂O. 6CaO. 6SiO₂ Lời giải: Gọi công thức của thuỷ tinh đó là: xNa₂O.yCaO.zSiO₂ Ta có khối lượng của các oxit tỉ lệ với thành phần phần trăm: Ta quy về các số nguyên tối giản bằng cách chia cho số nhỏ nhất trong các giá trị trên (0,209) ⇒ x : y : z = 1 : 1 : 6 ⇒ B đúng

Bài 4 (trang 83 SGK Hóa 11):

Các hợp chất canxi silicat là hợp chất chính của xi măng. Chúng có thành phần như sau: CaO 73,7%, SiO₂ 26,3% và CaO 65,1%, SiO₂ 34,9%. Hỏi trong mỗi hợp chất caxi silicat trên có bao nhiêu mol CaO kết hợp với 1 mol SiO₂ Lời giải: Gọi x, y là số mol tương ứng của CaO và SiO₂ - Với hợp chất có : CaO 73,7%, SiO₂ 26,3% ta có tỉ lệ: ⇒ 3 mol CaO kết hợp với 1 mol SiO₂ - Với hợp chất có: CaO 65,1 %, SiO₂ 34,9% ta có tỉ lệ: ⇒ 2 mol CaO kết hợp với 1 mol SiO₂  

Các bài viết liên quan

Các bài viết được xem nhiều nhất