A) Кремниевые кислоты и их соли


Получение. Кремниевые кислоты не образуются при непосредственном взаимо­действии SiО2 с Н2О. Однако при подкислении водных растворов силикатов (растворимого стекла) или при гидролизе некоторых бинарных соединений кремния (IV), например SiС14, образуется гидратированный диоксид кремния mSiO2*nН2О, выпадающий в осадок.

Состав и свойства. В водном растворе над осадком SiO2*nН2О суще­ствуют молекулы ортокремниевой кислоты состава Н4SiO4. Эта кислота мало­устойчива. В концентрированных растворах ее молекулы самопроизвольно (лучше при подкислении) объединяются между собой с отщеплением воды и образуют цепи —Si—О—Si—О— сначала высокомолекулярных, а затем и коллоидных агрегатов. Конденсация молекул заканчивается образованием структур с пространственной сеткой. Такой процесс идет при обработке сили­ката натрия Nа2SiO3 (растворимого стекла) хлороводородной кислотой:

Осадок гидратированного диоксида кремния сначала вязкий, но он до­вольно быстро твердеет, переходя в бесцветный гель. При дальнейшем хра­нении на воздухе происходит постепенное обезвоживание геля и образуется непрозрачный, белый, чрезвычайно пористый продукт — силикагель. Как и ак­тивный уголь, силикагель используется в качестве адсорбента. Путем силь­ного прокаливания и последующего вымывания хлорида натрия получают мелкодисперсный белый порошок диоксида кремния SiO2 (белая сажа).

Соли кремниевых кислотназываются силикатами. Состав силикатов вывозится из формул кремниевых кислот общего состава SiO2*nН2О (при не­больших целочисленных значениях тип):

Состав Кислота Соль
SiO2*2H2O = Н4SiO4 Ортокремневая ортосиликаты
SiO2*H2O = Н2SiO3 Метакремниевая Метасиликаты
2SiO2*3H2O = Н6S2O7 Дикремниевая дисиликаты

Строение силикатов. В ортосиликатах ион SiO44- имеет строение правиль­ного тетраэдра, как, например, в минерале оливин (Мg, Fе2+)2 SiO4. В дисиликатах ион Si2O76- построен из двух одинаковых тетраэдров [SiO4], связанных общей вершиной (мостиковым атомом О), как, например, в минерале торт-вейтит Sс2(Si2O7). Число тетраэдров, соединенных вершинами, может увели­чиваться при дальнейшей конденсации, в результате образуются кольцевые анионы типа Si6O1812-, встречающиеся, например, в минерале берилл Ве3А12(Si6O18). Строение анионов SiO44-, Si2O76- и Si6O1812- показано на рис. 1.

Наряду с указанными силикатионами, имеющими ограниченные размеры, существует огромное число силикат-ионов с неограниченными размерами. Те­траэдры [SiO4] могут объединяться, образуя цепочечные, ленточные, плоскост­ные и пространственные структуры, отрицательный заряд которых нейтра­лизуется положительными ионами металлов (рис. 2).

Силикаты с цепочечным и ленточным строением способны расщепляться на тонкие волокна (асбест), а с плоскостным строением легко расщепляются на отдельные пластины (слюды). Силикаты могут набухать в результате того, что молекулы Н2О размещаются между анионными слоями (глины).

Пространственно-сетчатое строение имеет сам диоксид кремния и многочис­ленные природные и искусственные алюмосиликаты (смешанные соли — алю­минатсиликаты). В алюмосиликатах часть атомов кремния в тетраэдрах [SiO4] замещена на атомы А1, а поскольку положительный заряд атома алю­миния на единицу меньше (А1+3 вместо Si+4), то отрицательный заряд алюмосиликатного иона возрастает на единицу и соответственно возрастает число необходимых для электронейтральности катионов. В химических фор­мулах алюмосиликатов в состав аниона включают алюминий, замещающий кремний, а также указывают наименьшее возможное число атомов всех эле­ментов, например для минерала ортоклаза (калиевый полевой шпат) запи­сывают формулу К(А1Si3О8), хотя конечно, молекул и анионов такого состава в природе не встречается.

Пространственные сетки алюмосиликатов, относящиеся к цеолитам, из­бирательно включают и удерживают катионы определенных размеров, что используется в химической практике. Цеолиты являются природными ионообменниками, в каналах их пространственной сетки находятся ионы метал­лов, которые могут замещаться на катионы, размеры которых соизмеримы с размерами каналов.



Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 450;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.