Меню Главная Случайная статья Настройки Кремниевые кислоты Материал из https://ru.wikipedia.org Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты общей формулы ${\displaystyle n{\textrm {SiO}}_{2}\cdot m{\textrm {H}}_{2}{\textrm {O}}}$. Содержание 1 Номенклатура 2 Строение 3 Физические и химические свойства 4 Получение 5 Применение 6 Примечания 7 Литература Номенклатура Из кремниевых кислот известны: метакремниевая H2SiO3, ортокремниевая H4SiO4, дикремниевые: метадикремниевая[1] H2Si2O5, диметакремниевая[1] H4Si2O6, пирокремниевая (ортодикремниевая[1]) H6Si2O7, пентагидрокремниевая[2] H10Si2O9, поликремниевые nSiO2mH2O. Соответствующие соли называют силикатами (метасиликаты, ортосиликаты и др.). Строение Метакремниевая кислота состоит из структурных звеньев, имеющих тетраэдрическое строение. Звенья соединяются в цепи, образуя поликремниевые кислоты. Физические и химические свойства Все поликремниевые кислоты малорастворимы в воде. В воде образуют коллоидные растворы по общей схеме реакции ${\displaystyle {\ce {(SiO2)_{x}{}+ 2 H2O <=> H4SiO4 + (SiO2)_{x-1}}}}$ Образовавшаяся неустойчивая ортокремниевая кислота вступает в реакции поликонденсации: ${\displaystyle {\ce {2 H4SiO4 -> (HO)3SiOSi(OH)3 + H2O}}}$ 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 = 1,31010, K2 = 1,61012, для ортокремниевой H4SiO4 K1 = 21010, K2 = K3 = K4 = 21012. Кремниевые кислоты растворяются в растворах и расплавах щелочей, образуя силикаты, например: ${\displaystyle {\ce {H2SiO3 + 2 KOH -> K2SiO3 + 2 H2O}}}$ Кремниевые кислоты могут взаимодействовать с плавиковой кислотой (HF) с образованием газообразного фторида кремния: ${\displaystyle {\ce {H2SiO3 + 6 HF -> H2SiF6 + 3 H2O -> SiF4 ^ + (2 HF + 3 H2O)}}}$ Ортокремниевая кислота в присутствии катализаторов на основе щёлочи (чаще NaOH) способна образовывать ортосиликаты-эфиры[3] 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 Растворы кремниевых кислот получают: действием сильных кислот на растворимые силикаты натрия или калия: ${\displaystyle {\ce {Na2SiO3 + 2 HCl -> H2SiO3 v + 2 NaCl}}}$ гидролизом хлорсиланов: ${\displaystyle {\ce {SiH2Cl2 + 3 H2O -> H2SiO3 + 2 HCl + 2 H2}}}$ гидролизом солей кремниевых кислот. Гидролиз идёт ступенчато: 1-я ступень: ${\displaystyle {\ce {K2SiO3 + HOH -> KHSiO3 + KOH}}}$ 2-я ступень: ${\displaystyle {\ce {KHSiO3 + HOH -> H2SiO3 + KOH}}}$ общее молекулярное уравнение: ${\displaystyle {\ce {K2SiO3 + 2 H2O -> H2SiO3 + 2 KOH}}}$ а также методами электродиализа и ионного обмена. Применение 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. Примечания 1 2 3 Frank Wigglesworth Clarke. The constitution of the natural silicates (англ.). — Washington: Govt. Print. Off., 1914. — P. 11. — (United States Geological Survey). — doi:10.3133/b588. Архивировано 10 марта 2024 года. В промышленности для синтеза ортосиликатов-эфиров вместо ортокремниевой кислоты используют галогениды кремния. Литература