Кремний

Производство жидкого стекла достигает значительных размеров (порядка сотен тысяч тонн ежегодно), так как оно используется для укрепления грунтов при строительных работах и в ряде различных отраслей промышленности. Пропитка им бетонных автомобильных дорог значительно увеличивает их сопротивление истиранию. Ввиду того, что пропитанные жидким стеклом изделия из дерева и тканей очень трудно загораются, подобной пропитке часто подвергают, например, материалы, идущие для изготовления театральных декораций. Силикат натрия входит в состав некоторых стиральных порошков. Опущенные в его разбавленный раствор свежие яйца могут длительное время сохраняться при обычной температуре.

Жидкое стекло непосредственно используется в качестве конторского клея и часто служит основой огнеупорных замазок. Простая по составу замазка, пригодная для склеивания стекла и фарфора, может быть получена замешиванием отмученного мела с жидким стеклом до консистенции теста. Последнее довольно быстро затвердевает в очень прочную массу белого цвета. Быстро твердеющая замазка из замешанного на жидком стекле цемента пригодна для склеивания камней.

Как правило, силикаты (кремнекислые соли) бесцветны, тугоплавки и практически нерастворимы в воде. К числу немногих растворимых относится Na2SiO3 — “растворимое стекло”.

Кремневая кислота очень слабая, поэтому “жидкое стекло” показывает в результате гидролиза резко щелочную реакцию, а силикаты слабых оснований гидролизованы в растворе практически нацело. По той же причине кремневая кислота выделяется из растворов своих солей многими другими кислотами, в том числе угольной.

Если в растворе угольная кислота выделяет кремневую из её солей, то при прокаливании идёт обратная реакция. Первая обусловлена меньшей силой (степенью диссоциации) кремневой кислоты, вторая — её меньшей летучестью при нагревании. Ряд кислот по их сравнительной летучести может отличаться от ряда тех же кислот по их силе, направления реакций выделения в растворе с одной стороны и при прокаливании — с другой могут быть различными, что видно из схемы:

выделение в раствореÞ

HCl H2SO4 H3PO4 H2SiO3

Üвыделение при прокаливании.

Свободная кремневая кислота почти нерастворима в воде (в форме истинного раствора). Однако она легко образует коллоидные растворы и поэтому обычно осаждается только частично. Осадок имеет вид бесцветного студня, причём состав его отвечает не простой формуле Н2SiO3 или Н4SiO4, а более общей — nSiO2·m H2O cо значениями n и m, изменяющимися в зависимости от условий осаждения. Значениям n>1 соответствуют различные поликремневые кислоты, производными которых по химическому составу могут считаться многие минералы.

Истинная растворимость кварца в воде очень мала (причём растворение протекает крайне медленно), но аморфного кремнезёма — значительно выше. Вследствие взаимодействия по схемам:

SiO2 + OH’ Û HSiO3’ и НSiO3’ + H2O Û H2SiO3 + OH’

даже следы щелочей сильно способствуют переходу SiO2 в жидкую фазу (с образованием коллоидного раствора). Поэтому хранящиеся в стеклянных сосудах водные растворы часто содержат следы кремнезёма.

Из отдельных гидратных форм кремневой кислоты (отвечающих различным значениям n и m общей формулы) возможность существования в качестве определённых соединений более или менее надёжно установлена для метакремневой кислоты — Н2SiO3 (n = 1, m = 1), двуметакремневой — Н2Si2O5 (n = 2, m = 1), ортокремневой — Н4SiO4 (n = 1, m = 2) и кислоты Н6Si2O7 (n = 2, m = 3). Основной формой существования свободной кремневой кислоты в растворе является Н4SiO4 (К1 = 3·10-10, К2 = 2·10-12). В результате её полимеризации с последующим отщеплением молекул воды могут образовываться разнообразные поликремневые кислоты.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru