Báo cáo đồ án tốt nghiệp: Tổng hợp nano sio2 từ cát thạch anh và na2co3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & VẬT LIỆU
---------------o0o---------------

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÊN ĐỀ TÀI: TỔNG HỢP NANO SIO2 TỪ CÁT THẠCH ANH VÀ NA2CO3

GVHD :
SVTH :

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 6/2016

Hồ Thị Ngọc Sương
Nguyễn Thị Thư
Đỗ Cao Trí
Phạm Văn Khai



LỜI CẢM ƠN
Đế hoàn thành đồ án này, em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô Hồ Thị Ngọc
Sương đã tin tường giao đề tài và tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực
hiện.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các anh chị trên phòng thí nghiệm thực hành
đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong quá trình thực hiện đề tài.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy, cô Khoa Công nghệ Hóa
Học đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
. Do trình độ còn hạn chế, trong báo cáo còn nhiều thiếu xót, mong quý Thầy
Cô và bạn đọc thông cảm và góp ý để bài viết được tốt hơn!

Em xin chân thành cảm ơn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

1


Nhóm sinh viên gồm :
Đỗ Cao Trí …………………………..MSSV: 2004120285
Nguyễn Thị Thư…………………..…MSSV: 2004120251
Phạm Văn Khai ……………………..MSSV: 2004120128
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Đánh giá:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Ngày ….tháng ….năm 2016
(ký tên, ghi rõ họ và tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

2


Nhóm sinh viên gồm :
Đỗ Cao Trí …………………………..MSSV: 2004120285
Nguyễn Thị Thư……………………..MSSV: 2004120251
Phạm Văn Khai ……………………..MSSV: 2004120128
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Đánh giá:
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
Ngày ….tháng ….năm 2016
(ký tên, ghi rõ họ và tên)

MỤC LỤC
Lời cảm ơn
Danh sách hình vẽ

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

ii
vi

3


Danh sách bảng biểu

Danh sách các từ viết tắt
PHẦN 1.TỔNG QUAN

vii
viii
3

1.1 Khái quát về vật liệu nano......................................................................7
1.1.1 Công nghệ nano...................................................................................7
1.1.2 Phân loại vật liệu nano.........................................................................7
1.1.3 Chế tạo vật liệu nano...........................................................................7
1.1.4 Ứng dụng.............................................................................................7
1.1.4.1 Y học................................................................................................7
1.1.4.2 Điện tử..............................................................................................8
1.1.4.3 May mặc...........................................................................................8
1.1.4.4 Nông nghiệp.....................................................................................9
1.2 Giới thiệu về nano SiO2..........................................................................9
1.2.1 Giới thiệu.............................................................................................9
1.2.2 Các dạng thù hình của vật liệu silica...................................................9
1.2.2.1 Silica dạng tinh thể...........................................................................9
1.2.2.2 Silica dạng khối .............................................................................13
1.2.2.3 Silica dạng vô định hình ...............................................................14
1.2.2.4 Silica dạng keo..............................................................................15
1.2.3 Tính chất của silica............................................................................16
1.2.4 Ứng dụng của silica...........................................................................16
1.3 Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu..........................................17
1.3.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu kích thước nano...............................17
1.3.1.1 Phương pháp phản ứng pha rắn (phương pháp gốm truyền thống). 17
1.3.1.2 Phương pháp sol-gel.......................................................................18
1.3.2. Phương pháp xác định cấu trúc.........................................................18

1.3.2.1 Nhiễu xạ tia X ................................................................................19
1.3.2.2 Nguyên lý của nhiễu xạ tia X..........................................................19
1.3.2.3 Phổ nhiễu xạ tia X.........................................................................19
1.3.2.4 Các kỹ thuật nhiễu xạ tia X.............................................................20
a. Phương pháp nhiễu xạ bột......................................................................20
b. Phương pháp Laue..................................................................................20
c. Phương pháp đơn tinh thể quay..............................................................20
1.4. Nguyên vật liệu....................................................................................20
1.4.1 Cát thạch anh.....................................................................................20
1.4.1.1 Khái quát và cấu tạo của cát thạch anh...........................................20
1.4.1.2 Những công dụng cát thạch anh......................................................21
1.4.2 NaOH................................................................................................22
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

4


1.4.2.1 Giới thiệu........................................................................................22
1.4.2.2 Tính chất vật lý...............................................................................23
1.4.2.3 Tính chất hóa học...........................................................................23
1.4.3 HCl....................................................................................................23
1.4.3.1 Giới thiệu........................................................................................23
1.4.3.2 Tính chất hóa học...........................................................................24
1.4.3.3 Tính chất vật lý...............................................................................24
1.4.4 Nước cất............................................................................................24
1.4.3.3 Tính chất vật lý...............................................................................25
1.4.4 Nước cất............................................................................................25
CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
2.1 Nguyên vật liệu và hóa chất..................................................................27
2.2 Dụng cụ và thiết bị...............................................................................27

2.2 Thực Nghiệm........................................................................................29
2.2.1 Phương pháp thực hiện......................................................................29
2.2.1.1 Phương pháp 1................................................................................29
2.2.1.2 Phương pháp 2................................................................................29
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả.................................................................................................33
Tài liệu tham khảo
Phụ lục I:
Phụ lục II:
Phụ lục II

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

51
52
60
63

5


DANH SÁNH HÌNH VẼ
Hình 1.1: Kiến trúc tinh thể của thạch anh β (a), tridimit β (b), cristobait (c)..................8
Hình 2.1: Cát thạch anh..................................................................................................19
Hình 2.2 NaOH..............................................................................................................22
Hình 2.3 HCl.................................................................................................................. 22

DANH SÁNH BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Dữ liệu về tỷ trọng và chỉ số khúc xạ của tinh thể silica................................10
Bảng 1.2. Khối lượng riêng của một số hình thái của tinh thể silica..............................13

Bảng 1.3. Một số thống số kỹ thuật của silica vô định hình...........................................15
Bảng 1.4 Tính chất vật lý của NaOH.............................................................................23
Bảng 2.1 Danh sách dụng cụ và thiết bị.........................................................................28
DANH SÁCH SƠ ĐỒ
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ biến đổi của silic dioxit.......................................................................11
Sơ đồ 2.1 Quy trình tổng hợp vật liệu nano SiO2 theo phương pháp 1..........................30
Sơ đồ 2.2 Quy trình tổng hợp vật liệu nano SiO2 theo phương pháp 2...........................31

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

6


LỜI MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài:
Hiện nay, với sự phát triển đi lên của các ngành khoa học kỹ thuật, đã tạo điều
kiện cho việc đổi mới ứng dụng các thành quả công nghệ vào đời sống. Trong đó,
công nghệ sản xuất nano được đánh giá là hướng phát triển mới với khả năng ứng
dụng sâu rộng đang góp phần làm thay đổi cuộc sống của con người.
Nhờ vào khả năng ứng dụng linh hoạt của vật liệu Nano mà việc nghiên cứu
và sử dụng loại vật liệu này đã và đang được phát triển rất mạnh mẽ trong nhiều
lĩnh vực quan trọng. Thực tế tại nước ta trong thời gian gần đây nhu cầu ứng dụng
nano từ trong nông nghiệp, thủy sản, y học và môi trường là rất lớn.
Trên cơ sở những ứng dụng rộng rãi của vật liệu silica cho thấy việc quan tâm
nghiên cứu chếtạo nhằm làm chủ công nghệ sản xuất loại vật liệu này là hướng
nghiên cứu có ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Theo các tài liệu công bố trong và ngoài nước chủ yếu chế tạo nano silica đi từ
các nguồn alkoxit silic rất đắt tiền như etyl silicat, TEOS,... Ở đề tài nghiên cứu này,
tôi sử dụng nguồn nguyên liệu đầu vào là cát thạch anh có giá thành thấp, có sẵn
trong nước, và phương pháp chế tạo silica từ cát thạch anh là hướng mới chưa được

nghiên cứu nhiều.
Vì vậy để đáp ứng yêu cầu trên cùng với sự giúp đỡ của các anh chị tại phòng
Thí Nghiệm, tôi xin đề xuất đề tài tốt nghiệp: “Tổng hợp nano SiO2 từ cát thạch anh
và Na2CO3”.
Mục tiêu của đề tài:
- Chế tạo vật liệu SiO2 với kích thước nano từ cát thạch anh bằng phương pháp

hóa học
- Sử dụng các phương pháp vật lý và hóa học hiện đại để xác định sự hình

thành pha tinh thể, cấu trúc và tính chất của vật liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Khái quát về vật liệu nano
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

7


1.1.1 Công nghệ nano
Công nghệ nano (tiếng Anh: nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan
đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống
bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, 1 nm =
10−9 m).
Công nghệ nano bao gồm các vấn đề chính sau đây: Cơ sở khoa học nano,
phương pháp quan sát và can thiệp ở quy mô nanomet, chế tạo vật liệu nano, ứng
dụng vật liệu nano.
1.1.2 Phân loại vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet.
Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng thái, rắn, lỏng và khí.

Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ yếu là vật liệu rắn, sau đó
mới đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu, người ta phân ra thành các loại sau:

Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn
chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano.

Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano,
điện tử được tự do trên một chiều (hai chiều cầm tù), ví dụ: dây nano, ống nano.

Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano, hai
chiều tự do, ví dụ: màng mỏng.

Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có
một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không
chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau.
1.1.3 Chế tạo vật liệu nano
Vật liệu nano được chế tạo bằng hai phương pháp: phương pháp từ trên
xuống (top-down) và phương pháp từ dưới lên (bottom-up).
Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo hạt kích thước nano từ các
hạt có kích thước lớn hơn; phương pháp từ dưới lên là phương pháp hình thành hạt
nano từ các nguyên tử.
1.1.4 Ứng dụng
1.1.4.1 Y học
Y tế là một trong những ứng dụng lớn nhất của công nghệ nano. Ví dụ như
việc điều trị bệnh ung thư, nhiều phương pháp điều trị khác nhau đã được thử
nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt chúng ở cấp độ tế bào.
Một nghiên cứu đã cho kết quả rất khả quan khi sử dụng các hạt nano vàng để
chống lại nhiều loại ung thư. Các hạt nano này sẽ được đưa đến các khối u bên

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

8


trong cơ thể, sau đó chúng được tăng nhiệt độ bằng tia laser hồng ngoại chiếu từ
bên ngoài để có thể tiêu diệt các khối u.
Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án nanorobot
vô cùng đặc biệt. Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ, có thể đi vào bên
trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận cần thiết. Việc cung
cấp thuốc một cách trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng cũng như hiệu quả điều
trị.
Công nghệ nano trong tương lai không xa sẽ giúp con người chống lại căn
bênh ung thư quái ác. Ngay cả những căn bênh ung thư khó chữa nhất như ung thư
não, các bác sĩ sẽ có thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của bệnh nhân
hay bất kỳ phương pháp hóa trị độc hại nào.
1.1.4.2 Điện tử
Những bộ vi xử lý được làm từ vật liệu nano khá phổ biến trên thị trường,
một số sản phẩm như chuột, bàn phím cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn.
Pin nano trong tương lai sẽ có cấu tạo theo kiểu ống nanowhiskers. Cấu trúc ống
này sẽ khiến các cực của pin có diện tích bề mặt lớn hơn rất nhiều lần, giúp nó lưu
trữ được nhiều điện năng hơn. Trong khi kích thước của viên pin sẽ ngày càng được
thu hẹp lại.
1.1.4.3 May mặc
Một ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo có khả năng diệt vi khuẩn gây
mùi hôi khó chịu trong quần áo đã trở thành hiện thực với việc áp dụng các hạt nano
bạc. Các hạt nano bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu diệt các tế bào của
chúng. Ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số mẫu quần áo thể thao và
đặc biệt hơn là được sử dụng trong một loại quần lót khử mùi.
Không chỉ dừng lại ở công dụng khử mùi, công nghệ nano có thể biến chiếc
áo bạn đang mặc thành một trạm phát điện di động. Sử dụng các nguồn năng lượng

như gió, năng lượng mặt trời và với công nghệ nano bạn sẽ có thể sạc điện cho
chiếc smartphone của mình mọi lúc mọi nơi. Ứng dụng này còn được sử dụng rộng
rãi hơn với ý tưởng chế tạo những chiếc buồm bằng vật liệu nano, với khả năng
chuyển hóa năng lượng tự nhiên thành điện năng. Tuy nhiên ứng dụng này vẫn đang
trong quá trình thử nghiệm.
1.1.4.4 Nông nghiệp
Hiện nay tại Việt Nam đã có một số ứng dụng của công nghệ nano trong sản
xuất các loại phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây trồng.
1.2 Giới thiệu về nano SiO2
1.2.1 Giới thiệu

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

9


Điôxít silic là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica (từ
tiếng Latin silex) là một ôxít của silic có công thức hóa học là SiO2 và nó có độ
cứng cao được biết đến từ thời cổ đại. Phân tử SiO 2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà
liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn. Silica có hai dạng cấu trúc là dạng tinh
thể và vô định hình. Trong tự nhiên silica tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi
tinh thể (thạch anh, triđimit, cristobalit, cancedoan, đá mã não), đa số silica tổng
hợp nhân tạo đều được tạo ra ở dạng bột hoặc dạng keo và có cấu trúc vô định hình
(silica colloidal). Một số dạng silica có cấu trúc tinh thể có thể được tạo ra ở áp suất
và nhiệt độ cao như coesit và stishovit.
Silica được tìm thấy phổ biến trong tự nhiên ở dạng cát hay thạch anh, cũng
như trong cấu tạo thành tế bào của tảo cát. Nó là thành phần chủ yếu của một số
loại thủy tinh và chất chính trong bê tông. Silica là một khoáng vật phổ biến
trong vỏ Trái Đất.
1.2.2 Các dạng thù hình của vật liệu silica

1.2.2.1 Silica dạng tinh thể :
Dạng tinh thể của silica được tìm thấy trong tự nhiên và cũng có thể tồn tại ở
dạng tổng hợp. Trong tự nhiên là quartz, tridymit và cristobalit, mỗi loại có nhiều
hình thái bền ở những khoảng nhiệt độ khác nhau. Tại nhiệt độ thường dạng bền ở
những khoảng nhiệt độ khác nhau. Tại nhiệt độ thường dạng bền là α-quartz, ở
573oC ÷ 867oC là β-quartz. Tridymit là pha bền đến 1470oC, từ nhiệt độ này đến
1713oC cristobalit lại là pha bền (bảng 1,2).
Bảng 4.1. Dữ liệu về tỷ trọng và chỉ số khúc xạ của tinh thể silica
TT
1
2
3
4

Silica
Quartz
Tridymit
Cristobalit
Opal (amorphous)

Chỉ số khúc xạ (D)
1,533; 1,544
1,469; 1,473; 1,47
1,486
1,41; 1,46

5

Melanophlogit

1,42; 1,46

6
7
8
9
10
11

Keatite
Coesit
Stishovite
Vitreous Silica
Silicalit (được tổng hợp)
Silicalit (nung ở 600oC)

1,533; 1,544
1,59; 1,60
1,799; 1,826
1,458; 1,475
1,48 ± 0,01
1,39 ± 0,01

Tỷ trọng (d), g/cm3
2,66
2,30
2,3
1,9 – 2,3
1,99; 2,10 ; 1,9
(sau nung)

2,50
2,93
4,3
1,99 ± 0,05
1,70 ± 0,05

Trong điều kiện áp suất thường, silica tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó
là thạch anh, triđimit và cristobalit. Mỗi dạng thù hình này lại có hai hoặc ba dạng

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

10


thứ cấp: dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β nhiệt độ cao. Dưới
đây là sơ đồ biến đổi của silic dioxit:
870oC

Thạch anh β
573oC

1470oC

Tridimit β
120oC160oC

Cristobalit β
200oC- 275oC

Thạch anh α

Tridimit α
Cristobalit α
Sơ đồ 1.1: Sơ đồ biến đổi của silic dioxit
Ba dạng đa đỉnh của silic đioxit có cách sắp xếp khác nhau của các
nhóm tứ diện SiO4 ở trong tinh thể. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện
được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đương xoắn ốc. Nếu
chiếu kiến trúc tinh thể của thạch anh β lên trên mặt phẳng đáy của đường
xoắn ốc thì được hình 1.1a. Tùy theo chiều của đường xoắn ốc đó mà có
thạch anh quay trái và thạch anh quay phải. Còn trong triđimit, các nguyên tử
Si chiếm vị trí của các nguyên tử S và Zn trong mạng lưới vuazit (hình 1.1b)
và trong cristobalit, các nguyên tử Si chiếm vị trí của các nguyên tố S và Zn
trong mạng lưới sphalerit (hỉnh 1.1c) , liên kết giữa các nguyên tử Si với nhau
đểu được thực hiện qua nguyên tử O.

Hinh 1.1 Kiến trúc tinh thể của thạch anh β (a), tridimit β (b), cristobait (c)

Ba dạng tinh thể của silica có cách sắp xếp khác nhau của các nhóm tứ diện
SiO4 ở trong tinh thể. Ở thạch anh α, góc liên kết Si-O-Si bằng 150°, ở tridimit và
cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180°. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện
SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải
hoặc quay trái, tương ứng với α-thạch anh và β-thạch anh. Từ thạch anh biến thành
cristobalit cần chuyển góc Si-O-Si từ 150° thành 180°, trong khi đó để chuyển

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

11


thành α-tridimit thì ngoài việc chuyển góc này còn phải xoay tứ diện SiO 4 quanh

trục đối xứng một góc bằng 180°.
Ngoài ba dạng trên, trong tự nhiên còn có một số dạng khác nữa của silic
đioxit có cấu trúc vi tinh thể. Mã não là chất rắn, trong suốt gồm có những vùng có
màu sắc khác nhau và rất cứng. Opan là một loại đá quý không có cấu trúc tinh thể.
Nó gồm những hạt cầu SiO2 liên kết với nhau tạo nên những lỗ trống chứa không
khí, nước hay hơi nước. Opan có các màu sắc khác nhau như vàng, nâu, đỏ, lục và
đen do có chứa các tạp chất. Gần đây người ta chế tạo được hai dạng tinh thể mới
của silic đioxit nặng hơn thạch anh là coesit (được tạo nên ở áp suất 35000 atm và
nhiệt độ 2500°C) và stishovit (được tạo nên ở áp suất 120.000 atm và nhiệt độ
13000°C) Silic đioxit đã nóng chảy hoặc khi đun nóng bất kì dạng nào khi để nguội
chậm đến nhiệt độ hóa mềm, ta đều thu được một vật liệu vô định hình giống như
thủy tinh. Khác với dạng tinh thể, chất giống thủy tinh có tính đẳng hướng và không
nóng chảy ở nhiệt độ không đổi mà hóa mềm ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với khi
nóng chảy ra. Bằng phương pháp Rơnghen người ta xác định được rằng trong trạng
thái thủy tinh, mỗi nguyên tử vẫn được bao quanh bởi những nguyên tử khác giống
như trong trạng thái tinh thể nhưng những nguyên tử đó sắp xếp một cách hỗn loạn
hơn.

Bảng 1.5. Khối lượng riêng của một số hình thái của tinh thể silica

T

Tên

Khối lượng riêng
(d), g/cm3

α-quartz

2,648

β- quartz

2,533

α- tridymit

2,265

TT
1
1

Cấu trúc

1

2
3

3

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

12


4

β-tridymit

4

5

α-cristobalit

5

6

β-cristobalit

6

7

faujasit

7

8
8

melanophlo
git

9
9

1
10

1
11
1
12
1
13

2,334

1,92

2,04

keatit

3,011

moganit

-

coesit

2,991

stishovit

4,287

Fibrous Wsilica

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

1,97

13


14

seifertit

4,294

1.2.2.2 Silica dạng khối
Silica dạng khối là một sản phẩm tổng hợp từ silic dioxit được phân tán cao.
Silica mịn có thể được phân nhóm theo các quá trình chế tạo chúng: sản phẩm tự
nhiên, bán tổng hợp và sản phẩm tổng hợp.
Nguồn gốc sản phẩm thể hiện sự khác nhau rõ rệt các tính chất của các silica.
Sản phẩm thiên nhiên như bột quartz hoặc thạch anh, và bán tổng hợp bao gồm
fused silica, silica fume, hoặc tro từ thực vật và quá trình luyện kim là những sản
phẩm silica dạng tinh thể ở kích thước micro hoặc lớn hơn và có diện tích bề mặt
lên 1 m2/g ÷ 10 m2/g.
Ngược lại, các silica tổng hợp từ các quá trình ướt hoặc phản ứng sốc nhiệt là
các sản phẩm silica vô định hình với điện tích bề mặt cao > 100 m 2/g. Dạng khối
silica có dạng bột rắn được đặc trưng bởi khối lượng riêng rất thấp khoảng 20 g/l ÷
50 g/l. Ngược lại, silic đioxit có khối lượng riêng là 2200 g/l. Silica dạng khối kết

đám với nhau thành những cấu trúc hạt phân nhánh và kéo dài với kích thước trung
bình khoảng 100 nm - 200 nm.
1.2.2.3 Silica dạng vô định hình
Silica dạng vô định hình có mặt trong đất đá, trầm tích và trong cơ thể sống.
Ngoài dạng tự nhiên, silica vô định hình còn được tổng hợp để phục vụ nhu cầu
công nghiệp. Silica vô định hình tổng hợp có hai loại dựa trên phương pháp tổng
hợp: silica quá trình ướt bao gồm silica kết tủa và silicagel, còn silica của quá trình
sốc nhiệt. Các thông số đạt được của cả 3 loại vật liệu này được nghiên cứu và thể
hiện trên bảng 3.
Bảng 1.6. Một số thống số kỹ thuật của silica vô định hình

TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Thông số (đơn vị)
% SiO2
Màu
Diện tích bề mặt riêng
(BET), m2/g
Mất khi sấy, %
pH
Tỷ khối (đổ đống), g/l

Mất khi nung, %
Kích thước hạt, µm
Lỗ xốp trung bình, nm

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

Sốc nhiệt
> 99,8
Trắng

Kết tủa
> 95
Trắng

Gel
> 95 (khô)
Trắng

50 – 400

30 – 500

250 – 1000

< 2,5
3,6 – 4,5
30 – 250
< 2,5
5 – 50
Không

5–7
5–9
30 – 500
3 – 14
5 – 100
> 30

2–6
3–8
500 – 1000
2 – 15
1 – 10
0,1 – 1000
14


10

Khối lượng riêng (g/cm3)

2,2

1,9 – 2,2

1,8 – 2,2

1.2.2.4 Silica dạng keo
Tiềm năng ứng dụng cao của silica keo là nhờ các tính chất bất thường của
nó. Silica keo bao gồm các chuỗi liên kết ngang dây chuyền với số lượng lớn các lỗ

chứa đầy không khí. Những lỗ xốp của silica keo rất nhỏ: silica keo tinh khiết có
bán kính lỗ xốp trung bình khoảng 10 nm ÷ 100 nm, nhưng silica keo nói chung có
kích thước lỗ trung bình từ 5 nm đến 70 nm, phụ thuộc vào độ tinh khiết và phương
pháp chế tạo chiếm 85% ÷ 99,8% tổng thể tích silica keo.
Vì kích thước lỗ xốp nhỏ bất thường và tính xốp cao, silica keo có những
tính chất vật lý, hóa rất thú vị. Độ xốp cao khiến silica keo là vật liệu nhẹ nhất được
biết đến hiện nay. Nó có khối lượng riêng theo thông thường khoảng 2200 kg/m 3
nhưng nhờ tính xốp cao dẫn đến khối lượng riêng chỉ khoảng 3 kg/m 3 có thể so sánh
với không khí 1,2 kg/m3.
Silica có thể được tổng hợp (điều chế) ở nhiều dạng khác nhau như silica gel,
silica khói (fumed silica), aerogel, xerogel, silica keo (colloidal silica)... Ngoài ra,
silica được sản xuất bởi phương pháp hơi lỏng-rắn ở nhiệt độ thấp bằng với nhiệt độ
phòng
1.2.3 Tính chất của silica
Tính chất Silica xốp, diện tích bề mặt lớn vì vậy silica rất dễ hấp phụ,ví dụ
trong không khí ẩm silica hấp phụ nước trên bề mặt tạo các nhóm OH. Silica không
hòa tan trong nước và bất kỳ dung môi, không độc, không mùi, ổn định hóa học.
Silic đioxit rất trơ về mặt hóa học. Nó không tác dụng với oxi, clo, brom và axit
ngay cả khi đun nóng.
Ở điều kiện thường, nó chỉ tác dụng với F2 và HF
SiO2 + 2F2 SiF4 + O2
SiO2 + 4HF  SiF4 + 2H2O
Silic đioxit còn tan trong kiềm hay cacbonat kim loại kiềm nóng chảy:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
Những phản ứng này cũng xảy ra chậm ở trong dung dịch khi đun sôi silic
đioxit ở dạng bột mịn.
Nano silica là tài liệu vô cùng quan trọng mới công nghệ cao siêu mịn vô cơ,
bởi vì kích thước của nó nhỏ hạt, diện tích bề mặt, hấp phụ mạnh mẽ, năng lượng bề
mặt, độ tinh khiết hóa học cao, tính chất phân tán tốt, khả năng chịu nhiệt, kháng

với hiệu suất cụ thể và các khía cạnh khác của tính ổn định cao, gia cố, dày và
thixotropic, trong nhiều ngành và lĩnh vực tính năng độc đáo, có một vai trò không
thể thay thế.
1.2.4 Ứng dụng của silica
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

15


Trên cơ sở các dạng tồn tại cơ bản của silica thấy rằng tinh thể silica là vật
liệu truyền thống thường được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như: gạch,
kính, xe hơi, thủy tinh và gốm sứ, làm chất độn cho nhựa và các silica được dùng để
lọc nước cho trồng trọt,... Ngoài ra do khả năng giãn nở nhiệt thấp nên silica tinh
thể được dùng trong các ngành công nghệ cao sợi quang học, thiết bị phát quang,
đúc chính xác và trong ngành luyện kim và điện tử. Các loại còn lại như: Silica
dạng khối, silica dạng vô định hình và Silica dạng keo là những vật liệu được phát
hiện muộn hơn nên đã được tập trung nghiên cứu trong một thời gian dài cho tới
những năm gần đây nhằm phát hiện đặc tính mới nhằm áp dụng vào đời sống thực
tiễn. Đây là các vật liệu có kích thước hạt nhỏ, lỗ xốp hoặc dạng khung có chứa khí
mang đã lần lượt được áp dụng vào nhiều ứng dụng khác nhau như:
Silica dạng khối có nhiều ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp quan trọng
nhất là tăng cường tính đàn hồi như chất hoạt tính và làm đặc các chất lỏng như một
chất phụ gia lưu biến. Các thể tích silica nhỏ được sử dụng như khói thêm vào các
chất rắn dạng bột trong mực in cho máy in và máy photocopy, chất dập lửa hoặc
thậm chí là thức ăn. Nó cũng được sử dụng như tác nhân chống bọt ở dạng khối
trong cáp cách điện, xúc tác, phẫu thuật thẩm mĩ, chất hấp thu, phủ giấy, dược
phẩm, đánh bóng,... .
Tất cả ứng dụng đều dựa trên đặc tính cơ bản của silica: Cấu trúc phân tán
cao, các hạt được kết tập lại và diện tích bề mặt có hoạt tính cao. Các nghiên cứu
cho thấy khi gia cường 5% theo khối lượng các hạt nano silica có kích thước hạt 15

nm ÷ 50 nm với diện tích bề mặt riêng 200 ± 20 m 2/kg vào cao su thiên nhiên đã
tăng cường các tính chất cơ lý. Các hạt nano silica cũng được sử dụng trong gia
cường tính chất của gỗ nhân tạo; vật liệu silica còn được dùng làm chất mang xúc
tác.
Silica vô định hình có nhiều ứng dụng và sản phẩm khác nhau như: Chất
độn cao su và lốp bánh xe; keo dán; sơn và chất phủ. Các sản phẩm chăm sóc sức
khỏe như kem đánh răng và mỹ phẩm, dược phẩm. Ngoài ra, silica vô định hình còn
là một vật liệu được sử dụng nhiều trong các mạch để cô lập các vùng dẫn. Nhờ tính
bền cơ, tính điện môi cao và sự chọn lọc cho các biến đổi hóa học, silica vô định
hình cũng trở thành vật liệu chủ yếu trong các mạch điện tử và sắc ký.
Với những đặc trưng cấu trúc đặc biệt như rất nhẹ, điện tích bề mặt rất lớn
silica keo sẽ được sử dụng phổ biến trong đời sống, trong các ngành xây dựng, dệt
may, môi trường, năng lượng, hóa mỹ phẩm, thể thao và công nghiệp vũ trụ.
1.3 Tổng quan về các phương pháp nghiên cứu
1.3.1. Phương pháp tổng hợp vật liệu kích thước nano
1.3.1.1 Phương pháp phản ứng pha rắn (phương pháp gốm truyền thống)
Bản chất của phương pháp là thực hiện phản ứng giữa các pha rắn ở nhiệt độ
cao, sản phẩm thu được thương dưới dạng bột và có cấp hạt cỡ milimet. Từ sản
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

16


phẩm đó mới tiến hành tạo hình và thực hiện quá trình kết khối thành vật liệu cụ
thể. Đây là phương pháp đã được phát triển lâu đời nhất nhưng hiện nay vẫn còn
được ứng dụng rộng rãi. Các công đoạn theo phương pháp này như sau:
Chuẩn bị phối liệu → Nghiền, trộn → Ép viên → Nung → Sản phẩm
Ưu điểm của phương pháp truyền thống: Dùng ít hóa chất, hóa chất không
đắt tiền, các thao tác dễ tự động hóa nên dễ dàng đưa vào dây chuyền sản xuất với
lượng lớn.

Nhược điểm: Đòi hỏi nhiều thiết bị phức tạp, tính đồng nhất của sản phẩm
không cao, kích thước hạt lớn (cỡ milimet) nên khi ép tạo thành sản phẩm thường
có độ rỗng lớn, phản ứng trong pha rắn diễn ra chậm.
1.3.1.2 Phương pháp sol-gel
Mặc dù đã được nghiên cứu vào những năm 30 của thế kỷ trước. Nhưng gần
đây, cùng với sự ra đời và phát triển của kĩ thuật nano, phương pháp sol-gel lại được
quan tâm rất nhiều vì nó rất thành công trong tổng hợp vật liệu cấp hạt nano.
Trong quá trình sol-gel, giai đoạn đầu tiên là sự thủy phân và đông tụ tiền
chất để hình thành sol.
Sol là một dạng huyền phù chứa các tiểu phân có đường kính khoảng 1 ÷ 100
nm phân tán trong môi trường lỏng. Chất đầu để tổng hợp sol này là các hợp chất
hoạt động của kim loại như các alkoxide của silic, nhôm, titan,... Giai đoạn này có
thể điều khiển bằng sự thay đổi pH, nhiệt độ và thời gian phản ứng, xúc tác, nồng
độ tác nhân, tỷ lệ nước,...Các hạt sol có thể lớn lên và đông tụ để hình thành mạng
polime liên tục hay gel chứa các bẫy dung môi.
Còn gel là một dạng chất rắn - nửa rắn (solid - semi rigide) trong đó vẫn còn
giữ dung môi trong hệ chất rắn dưới dạng keo hoặc polyme. Phương pháp làm khô
sẽ xác định các tính chất của sản phẩm cuối cùng: gel có thể được nung nóng để
loại trừ các phân tử dung môi, gây áp lực lên mao quản và làm sụp đổ mạng gel,
hoặc làm khô siêu tới hạn, cho phép loại bỏ các phân tử dung môi mà không làm
sụp đổ mạng gel. Sản phẩm cuối cùng thu được từ phương pháp làm khô siêu tới
hạn gọi là aerogel, theo phương pháp nung gọi là xerogel. Bên cạnh gel còn có thể
thu được nhiều sản phẩm khác
Ưu điểm của phương pháp sol-gel:
- Có thể tổng hợp được vật liệu dưới dạng bột với cấp hạt cỡ micromet,
nanomet.
- Có thể tổng hợp vật liệu dưới dạng màng mỏng, dưới dạng sợ với đường
kính < 1 mm.
- Nhiệt độ tổng hợp không cần cao.
Để tổng hợp gốm theo phương pháp này, trước hết cần chế tạo sol trong một

chất lỏng thích hợp bằng một trong 2 cách sau:

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

17


- Phân tán chất rắn không tan từ cấp hạt lớn sang cấp hạt của sol trong các
máy say keo.
- Dùng dung môi để thủy phân một precusor cho tạo thành dung dịch keo. Ví
dụ dùng nước để thủy phân alcoxit kim loại để tạo thành hệ keo của kim loại đó.
Từ sol xử lý hoặc để lâu dần cho già hóa thành gel.
1.3.2. Phương pháp xác định cấu trúc
Sự hình thành và biến đổi pha tinh thể của vật liệu tổng hợp được xác định
bằng phương pháp nhiễu xạ tia X .
Phương pháp nhiễu xạ rơnghen (XRD): Kỹ thuật nhiễu xạ tia X cung cấp
một số thông tin chủ yếu đối với mẫu vật liệu nghiên cứu như: Sự tồn tại các pha
định tính, định lượng, hằng số mạng tinh thể, kích thước mạng tinh thể, sự kéo căng
micro, sự kéo căng trong giới hạn mạng tinh thể do khuyết tật trong mạng tinh thể
gây ra. Thêm vào đó sử dụng kĩ thuật Fourier phân tích hình dạng của pic thu được
sự phân bố kích thước của các vi tinh thể.
Sự tồn tại pha định tính, định lượng được nhận dạng chủ yếu dựa vào vị trí,
cường độ, diện tích thu được từ nhiễu xạ nghiêng.
Giản đồ nhiễu xạ tia X được ghi trên máy Nhiễu xạ tia X tại phòng thí
nghiệm Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm Thành Phố Hồ Chí Minh
1.3.2.1 Nhiễu xạ tia X
Nhiễu xạ tia X là hiện tượng các chùm tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh
thể của chất rắn do tính tuần hoàn của cấu trúc tinh thể tạo nên các cực đại và cực
tiểu nhiễu xạ. Kỹ thuật nhiễu xạ tia X (thường viết gọn là nhiễu xạ tia X) được sử
dụng để phân tích cấu trúc chất rắn, vật liệu... Xét về bản chất vật lý, nhiễu xạ tia X

cũng gần giống với nhiễu xạ điện tử, sự khác nhau trong tính chất phổ nhiễu xạ là
do sự khác nhau về tương tác giữa tia X với nguyên tử và sự tương tác giữa điện
tử và nguyên tử.
1.3.2.2 Nguyên lý của nhiễu xạ tia X
Hiện tượng các tia X nhiễu xạ trên các mặt tinh thể chất rắn, tính tuần hoàn
dẫn đến việc các mặt tinh thể đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ
Xét một chùm tia X có bước sóng chiếu tới một tinh thể chất rắn dưới góc
tới . Do tinh thể có tính chất tuần hoàn, các mặt tinh thể sẽ cách nhau những khoảng
đều đặn , đóng vai trò giống như các cách tử nhiễu xạ và tạo ra hiện tượng nhiễu xạ
của các tia X. Nếu ta quan sát các chùm tia tán xạ theo phương phản xạ (bằng góc
tới) thì hiệu quang trình giữa các tia tán xạ trên các mặt là:
∆L = 2.d.sinθ
Như vậy, để có cực đại nhiễu xạ thì góc tới phải thỏa mãn điều kiện:
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

18


∆L = 2.d.sinθ = n.
Ở đây, n là số nguyên nhận các giá trị 1, 2,...
Đây là định luật Vulf-Bragg mô tả hiện tượng nhiễu xạ tia X trên các mặt tinh thể.
1.3.2.3 Phổ nhiễu xạ tia X
Phổ nhiễu xạ tia X là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào góc nhiễu xạ (thường
dùng là 2 lần góc nhiễu xạ).
1.3.2.4 Các kỹ thuật nhiễu xạ tia X
a. Phương pháp nhiễu xạ bột
Nguyên lý phương pháp nhiễu xạ bột
Nhiễu xạ bột (Powder X-ray diffraction) là phương pháp sử dụng với các
mẫu là đa tinh thể, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định cấu trúc
tinh thể, bằng cách sử dụng một chùm tia X song song hẹp, đơn sắc, chiếu vào mẫu.

Người ta sẽ quay mẫu và quay đầu thu chùm nhiễu xạ trên đường tròn đồng tâm,
ghi lại cường độ chùm tia phản xạ và ghi phổ nhiễu xạ bậc 1 (n = 1).
Phổ nhiễu xạ sẽ là sự phụ thuộc của cường độ nhiễu xạ vào 2 lần góc nhiễu
xạ (2θ). Đối với các mẫu màng mỏng, cách thức thực hiện có một chút khác, người
ta chiếu tia X tới dưới góc rất hẹp (để tăng chiều dài tia X tương tác với màng
mỏng, giữ cố định mẫu và chỉ quay đầu thu.
Phương pháp nhiễu xạ bột cho phép xác định thành phần pha, tỷ phần pha,
cấu trúc tinh thể (các tham số mạng tinh thể) và rất dễ thực hiện...
b. Phương pháp Laue
c. Phương pháp đơn tinh thể quay
1.4. Nguyên vật liệu
1.4.1 Cát thạch anh
1.4.1.1 Khái quát và cấu tạo của cát thạch anh
Cát thạch anh là cát được tìm thấy trên mọi bãi biển và cũng là cát thường
được sử dụng nhất. Cát thạch anh là một trong những loại cát phổ biến nhất tìm
thấy trên thế giới. Cát thạch anh hình thành bởi phong hóa đá có chứa khoáng chất
thạch anh, giống như đá granit, granodiorit, diorit, và đá thạch anh. Các đá trầm
tích, được hình thành do thời tiết và xói mòn (ví dụ do mưa hoặc nước sông cuối
cùng cũng kết tủa trên bãi biển) . Nhìn chung, với kích thước hạt khoảng 200 mesh,
cát thạch anh trong tự nhiên có độ tinh khiết khác nhau, tùy thuộc vào các tạp chất,
khoáng chất oxit có chứa Fe, K, Mg, Ca và cũng như các vật liệu hữu cơ từ động
vật hoặc thực vật là các tạp chất trong cát thạch anh, ảnh hưởng thêm màu sắc của nó.
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

19


Hình 1.2 Cát thạch anh

Nó được điều chế bằng nghiền đá sa thạch hoặc lấy từ các địa điểm tự nhiên,

chẳng hạn như những bãi biển và lòng sông. Nhiệt độ tổng hợp của cát thach anh
tinh khiết là 1.760°C (3.200°F) tuy nhiên những cát được sử dụng có nhiệt độ nóng
chảy thấp hơn do các tạp chất. Cát thạch anh là cát thường được sử dụng nhiều nhất
vì sự phong phú tuyệt vời của nó, chi phí thấp (đó là lợi thế lớn nhất của nó).
Đặc tính kỹ thuật của cát thạch anh:
+ Hàm lượng oxit silic (SiO2) chiếm 99.4%
+ Hàm lượng oxit nhôm (Al2O3) chiếm 0.1 %
+ Hàm lượng oxit sắt (Fe2O3) luôn nhỏ hơn 0.1%
+ Hàm lượng oxit Natri (Na2O) chiếm 0.1%
1.4.1.2 Những công dụng cát thạch anh
Một trong những công dụng lớn nhất và thường gặp nhất của cát thach anh
đó chính là dùng trong các hệ thống lọc nước từ đơn giản đến phức tạp như: bể lọc
nước giếng khoan,... Vì ngoài việc nó có tác dụng lọc nước, giữ lại các chất lơ lửng,
không kết tủa trong nước rất tốt thì giá cát thạch anh luôn được xếp vào loại rẻ nhất
trong các loại cát lọc nước .
Cấu tạo các phân tử của loại cát này cũng rất bền bỉ nên khi cho nước đi qua,
nước sẽ không bị nhiễm hoặc dính các loại phân tử có hại (nếu có) trong loại cát
này.
Trong quá trình lọc, trên bên mặt cát này sẽ xuất hiện các lỗ, trên các lỗ này
có Fe(OH)3, khi nước đi qua nó sẽ giúp hấp thụ ASEN, tránh và hạn chế nguồn
nước bị nhiễm ASEN.
Cát thạch anh xử lý nước có thể sử dụng lại nhiều lần, khi bị bẩn và lắng cặn
có thể dùng nước rửa sạch và tái sử dụng nhiều lần mà không làm bẩn nước và ảnh
hưởng tới sức khỏe. Rất nhiều ngành công nghiệp khác cũng sử dụng đến các thạch
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

20


anh như: xây dựng, đổ bê tông, chống thấm,... Là vật liệu để làm chất phụ gia xây

dựng, ngoài những tác dụng về lọc nước, loại cát này cũng tham gia vào quá trình
trang trí bồn hoa, cây cảnh… để làm hài hòa và trang trí phong thủy cho ngôi
nhà. một trong những ứng dụng chính của cát thạch anh trong thế giới hiện đại là
như một thành phần trong bê tông công nghiệp.
Với giá thành và chi phí rẻ, mà lại ứng dụng được trong rất nhiều ngành, lĩnh
vực trong đời sống, không quá khó khăn khi giải thích tại sao cát thạch anh lại là
một trong những vật liệu lọc nước hấp dẫn và thu hút người tiêu dùng đến vậy
1.4.2 NaOH
1.4.2.1 Giới thiệu
Natri hiđroxit hay hyđroxit natri (công thức hóa học NaOH) hay thường
được gọi là xút hoặc xút ăn da. Nó dễ dàng tan trong nước và rượu, quá trình tan
trong nước phát nhiệt nhiều. Natri hydroxit tạo thành dung dịch kiềm mạnh khi hòa
tan trong dung môi như nước. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp
như giấy, dệt nhuộm, xà phòng và chất tẩy rửa. Natri hydroxit cũng được sử
dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm.

Hình 1.3 NaOH

Natri hydroxit tinh khiết là chất rắn có màu trắng ở dạng viên, vảy hoặc hạt
hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hydroxit rất dễ hấp thụ CO2 trong không
khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó phản ứng mãnh
liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn, hòa tan trong etanol và metanol.
Nó cũng hòa tan trong ete và các dung môi kông phân cực và để lại màu vàng trên
giấy và sợi.
1.4.2.2 Tính chất vật lý
Entanpi hòa tan ΔHo -44,5kJ/mol. Ở trong dung dịch nó tạo thành dạng
monohydrat ở 12,3÷61,8 °C với nhiệt độ nóng chảy 65,1 °C và tỷ trọng trong dung
dịch là 1,829 g/cm3.
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

21


Bảng 1.4 Tính chất vật lý của NaOH

Danh pháp IUPAC

Sodium hydroxide

Tên khác

Xút, xút ăn da, kiềm

Công thức phân tử
Phân tử gam

NaOH

Bề ngoài

Tinh thể màu trắng

Khối lượng riêng
Điểm nóng chảy

2,1 g/cm³, rắn
318 °C (591 K)

Điểm sôi

1.390 °C (1.663 K)

Độ hòa tantrong nước

111 g/100 ml (20 °C)

39,9971 g/mol

1.4.2.3 Tính chất hóa học
Phản ứng với các axít và ôxít axít tạo thành muối và nước
NaOH(dd) + HCl(dd) → NaCl(dd) + H2O
2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O
Phản ứng với cacbon điôxít
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3
Phản ứng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới:
2NaOH + CuCl2 → 2NaCl + Cu(OH)2↓
1.4.3 HCl
1.4.3.1 Giới thiệu
Axit clohydric (hay axít clohiđric, axít muriatic) là một axít vô cơ mạnh, do
sự hòa tan của khí hiđrô clorua (HCl) trong nước. Axit clohydric đậm đặc nhất có
nồng độ tối đa là 40%. Ở dạng đậm đặc axit này có thể tạo thành các sương mù axit,
chúng đều có khả năng ăn mòn các mô con người, gây tổn thương cơ quan hô hấp,
mắt, da và ruột. Ở dạng loãng, HCl cũng được sử dụng làm chất vệ sinh, lau chùi
nhà cửa, sản xuất gelatin và các phụ gia thực phẩm, tẩy gỉ, và xử lý da. Axit
clohydric dạng hỗn hợp đẳng phí (gần 20,2%) có thể được dùng như một tiêu
chuẩn cơ bản trong phân tích định lượng.

GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

22


Hình 1.4 HCl

1.4.3.2 Tính chất hóa học
Axít clohiđric là một axít đơn, tức nó có thể phân ly cho ra một ion H + và
ion clo, Cl−. Khi hòa tan trong nước, H+ liên kết với phân tử nước tạo thành
ion hydronium, H3O+:
HCl + H2O → H3O+ + Cl−
Do phân ly hoàn toàn trong nước nên axít clohiđric được xếp vào nhóm axít
mạnh. Như các loại axít khác, HCl có khả năng tác dụng với:
Kim loại: Giải phóng khí hiđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng sau
hiđro trong dải hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).
Fe + 2HCl → FeCl2+ H2
Ôxít bazơ: Tạo muối clorua và nước.
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
Bazơ: Tạo muối clorua và nước.
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới
và axít mới.
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng
cách khử một số hợp chất như KMnO4(đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo.
2KMnO4(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương

23