Кремниевые кислоты

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Метакремниевая кислота

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты общей формулы nSiO2•mH2O.

Номенклатура[править | править вики-текст]

Из кремниевых кислот известны метакремниевая H2SiO3, ортокремниевая H4SiO4, дикремниевые H2Si2O5 и H10Si2O9, пирокремниевая H6Si2O7 и поликремниевые nSiO2•mH2O. Соответствующие соли называют силикатами (метасиликаты, ортосиликаты и др.).

Строение[править | править вики-текст]

Метакремниевая кислота состоит из структурных звеньев, имеющих тетраэдрическое строение. Звенья соединяются в цепи, образуя поликремниевые кислоты.

Физические и химические свойства[править | править вики-текст]

Все поликремниевые кислоты малорастворимы в воде. В воде образуют коллоидные растворы по общей схеме реакции:

\mathsf{(SiO_2)_x + 2H_2O \rightleftarrows H_4SiO_4 + (SiO_2)_{x-1}}

Образовавшаяся неустойчивая ортокремниевая кислота вступает в реакции поликонденсации:

\mathsf{2H_4SiO_4 \rightarrow (HO)_3SiOSi(OH)_3 + H_2O}

в результате чего образуются сложные линейные, разветвлённые и смешанные структуры.

Изоэлектрическая точка поликремниевых кислот находится в интервале pH 2,0-3,0, в котором поликонденсация идёт с минимальной скоростью.

Кремниевые кислоты являются слабыми. Для метакремниевой кислоты H2SiO3 константы диссоциации K1 = (2-3)•10-10, K2 ~ 10-11÷-13, для ортокремниевой H4SiO4 K1 = 2•10-10, K2 = K3 = K4 = 2•10-12.

Кремниевые кислоты растворяются в растворах и расплавах щелочей, образуя силикаты:

\mathsf{H_2SiO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2O}

Ортокремниевая кислота способна образовывать ортосиликаты-эфиры в общем случае имеющие вид R1R2R3R4SiO4, где R1-4 - органические радикалы, как правило, являющиеся спиртовыми остатками. Известным массовым продуктом является тетраэтилортосиликат состава Si(C2H5O)4

Получение[править | править вики-текст]

Растворы кремниевых кислот получают растворением аморфного диоксида кремния в воде, действием сильных кислот на растворимые силикаты натрия или калия:

\mathsf{Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl}

гидролизом хлорсиланов:

\mathsf{SiH_2Cl_2 + 3H_2O \rightarrow H_2SiO_3 + 2HCl + 2H_2}

а также методами электродиализа и ионного обмена.

Применение[править | править вики-текст]

Гидрозоли кремниевых кислот используются как наполнители и связующие материалы в производстве керамических изделий, различных покрытий. Они используются как носители катализаторов и светочувствительных слоёв в фотоматериалах. Они служат сырьём для получения кварцевого стекла, различных адсорбентов, поглотителей паров воды и газов, фильтров очистки воды и масел.

Литература[править | править вики-текст]

  • Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И.Л. и др.. — М.: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2 (Даф-Мед). — 671 с. — ISBN 5-82270-035-5.
  • Капуцкий Ф. Н., Тикавый В. Ф. Пособие по химии для поступающих в вузы. — Минск: Выш. школа, 1979. — С. 384.
  • Хомченко Г. П. Химия для поступающих в вузы. — М.: Высшая школа, 1994. — С. 447.

Примечания[править | править вики-текст]