КРЕМНИЕВЫЕ КИСЛOТЫ, соед. общей ф-лы nSiO23mН2О. Известны: ортокремниевая к-та H4SiO4 (плотн. аморфной 2,1-2,3 г/см , о др. св-вах см. табл.), мстакремниевая H2SiO3, пирокремниевая H6Si2O7, дикремниевые H2Si2O5 и H10Si2O9 (р-римость в воде при 20 °С 2,9310-4 моль/л) и поликремниевые к-ты.
К. к.-слабые к-ты; для H2SiO3 К1 =(2-3).10-10, К2=10-11-10-13; для H4SiO4 К1=2-10-10, К2=К3=K4=2.10-12. Р-ры К.к. могут быть получены: р-рением аморфного SiO2 в воде; из р-ров силикатов щелочных металлов взаимод. с к-тами, ионным обменом или электродиализом; гидролизом соед. кремния (напр., хлорсиланов); поликонденсацией одних К. к. до других и т.д. В равновесном р-ре аморфного SiO2 находятся мономерные формы К.к., в осн. H4SiO4. Ортокремниевая к-та стабильна при комнатной т-ре, если концентрация SiO2 в р-ре составляет менее ~0,01% по массе (т.е. не превышает р-римость твердой фазы аморфного кремнезема). Переход H4SiO4 в р-р можно представить схемой:
(SiO2)x+2Н2ОDH4SiO4+(SiO2)x-1
В процессе образования К. к. вначале получают неустойчивый истинный р-р H4SiO4; эта к-та в дальнейшем, благодаря наличию реакционноспособных силанольных групп SiOH, вступает в поликонденсацию, первая стадия к-рой 2H4SiO4:(HO)3SiOSi(OH)3+Н2О. В результате поликонденсации могут образовываться разнообразные поликремниевые к-ты с линейной, разветвленной, смешанной структурой. К продуктам поликонденсации К. к. относятся
гидрозоль (коллоидный кремнезем) и гидрогели кремнезема, силикагели (силикаксерогели) и др.
Поликремниевые к-ты имеют изоэлектрич. точку в интервале рН 2,0-3,0. Скорость поликонденсации минимальна при рН ~ 2-3, причем в области рН<2 р-ция ускоряется протонами, а при рН>2 - ионами ОН-. Поликонденсация в кислой среде протекает по донорно-акцепторному механизму с образованием переходного комплекса, в к-ром атом Si временно приобретает координац. число 6 (вместо 4). Устойчивость золя К. к. зависит от концентрации К. к., т-ры, рН и др. Со временем золь теряет устойчивость и переходит в гель (при рН>7,5 гидрозоль термодинамически устойчив к коагуляции). Скорость гелеобразования максимальна при рН 5,5-6,0. Подбирая соответствующие условия и применяя спец. добавки (стабилизаторы), удается получить устойчивые высококонцeнтрир. золи.
Гидрозоли кремнезема-связующие материалы и наполнители в керамич. изделиях, покрытиях, в формах для литья; универсальные носители катализаторов и светочувствит. слоев в фотоматериалах; сырье для получения адсорбентов, кварцевого стекла; поглотители паров и газов в пром. аппаратах; фильтры для очистки воды и минер, масел.
===
Исп. литература для статьи «КРЕМНИЕВЫЕ КИСЛOТЫ»: Получение и применение гидрозолей кремнезема, под ред. Ю. Г. Фролова, М., 1979 (Труды МХТИ им. Д. И. Менделеева, в. 107); Айлер Р., Химия кремнезема, ч. 1-2, пер. с англ., М., 1982. В. Б. Соколов.
Страница «КРЕМНИЕВЫЕ КИСЛOТЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.
|
