главная > справочник > химическая энциклопедия:

Кремниевые кислоты

Кремниевые кислоты, соед. общей ф-лы nSiO₂3mН₂О. Известны: ортокремниевая кислота H₄SiO₄ (плотн. аморфной 2,1-2,3 г/см , о др. свойствах см. табл.), мстакремниевая H₂SiO₃, пирокремниевая H₆Si₂O₇, дикремниевые H₂Si₂O₅ и H₁₀Si₂O₉ (р-римость в воде при 20 °С 2,9310^-4 моль/л) и поликремниевые кислоты.

Кремниевые кислоты - слабые кислоты; 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 кремниевых кислoт могут быть получены: растворением аморфного SiO₂ в воде; из растворов силикатов щелочных металлов взаимод. с кислотами, ионным обменом или электродиализом. гидролизом соед. кремния (напр., хлорсиланов); поликонденсацией одних кремниевых кислoт до других и т.д. В равновесном растворе аморфного SiO₂ находятся мономерные формы кремниевые кислoты, в осн. H₄SiO₄. Ортокремниевая кислота стабильна при комнатной температуре, если концентрация SiO₂ в растворе составляет менее ~0,01% по массе (т.е. не превышает растворимость твердой фазы аморфного кремнезема). Переход H₄SiO₄ в раствор можно представить схемой:

(SiO₂)_x+2Н₂ОDH₄SiO₄+(SiO₂)_x-1

В процессе образования кремниевых кислoт вначале получают неустойчивый истинный раствор H₄SiO₄; эта кислота в дальнейшем, благодаря наличию реакционноспособных силанольных групп SiOH, вступает в поликонденсацию, первая стадия которой 2H₄SiO₄:(HO)₃SiOSi(OH)₃+Н₂О. В результате поликонденсации могут образовываться разнообразные поликремниевые кислоты с линейной, разветвленной, смешанной структурой. К продуктам поликонденсации кремниевых кислoт относятся гидрозоль (коллоидный кремнезем) и гидрогели кремнезема, силикагели (силикаксерогели) и др. Поликремниевые кислоты имеют изоэлектрич. точку в интервале рН 2,0-3,0. Скорость поликонденсации минимальна при рН ~ 2-3, причем в области рН<2 реакция ускоряется протонами. а при рН>2 - ионами ОН^-. Поликонденсация в кислой среде протекает по донорно-акцепторному механизму с образованием переходного комплекса, в котором атом Si временно приобретает координац. число 6 (вместо 4). Устойчивость золя кремниевых кислoт зависит от концентрации кремниевых кислoт, температуры, 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. Лит.: 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.