Русская Википедия:Кремниевые кислоты

Содержание

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Текст

Файл:Kyselina křemičitá.PNG

Файл:Метакремниевая кислота H2SiO3.JPG

Метакремниевая кислота

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты общей формулы <math>n\textrm{SiO}_2\cdot m\textrm{H}_2\textrm{O}</math>.

Номенклатура

Из кремниевых кислот известны: метакремниевая HШаблон:SubSiOШаблон:Sub, ортокремниевая HШаблон:SubSiOШаблон:Sub, дикремниевые HШаблон:SubSiШаблон:SubOШаблон:Sub и HШаблон:SubSiШаблон:SubOШаблон:Sub, пирокремниевая HШаблон:SubSiШаблон:SubOШаблон:Sub и поликремниевые nSiOШаблон:Sub⋅mHШаблон:SubO. 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

<chem>(SiO2)_{x}{} + 2 H2O <=> H4SiO4 + (SiO2)_{x-1}</chem>

Образовавшаяся неустойчивая ортокремниевая кислота вступает в реакции поликонденсации:

<chem>2 H4SiO4 -> (HO)3SiOSi(OH)3 + H2O</chem>

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 HШаблон:SubSiOШаблон:Sub константы диссоциации KШаблон:Sub = 1,3Шаблон:E, KШаблон:Sub = 1,6Шаблон:E, для ортокремниевой HШаблон:SubSiOШаблон:Sub KШаблон:Sub = 2Шаблон:E, KШаблон:Sub = KШаблон:Sub = KШаблон:Sub = 2Шаблон:E.

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

<chem>H2SiO3 + 2 KOH -> K2SiO3 + 2 H2O</chem>

Кремниевые кислоты могут взаимодействовать с плавиковой кислотой (HF) с образованием газообразного фторида кремния:

<chem>H2SiO3 + 6 HF -> H2SiF6 + 3 H2O -> SiF4 ^ + (2 HF + 3 H2O)</chem>

Ортокремниевая кислота в присутствии катализаторов на основе щёлочи (чаще NaOH) способна образовывать ортосиликаты-эфиры в общем случае имеющие вид R¹R²R³R⁴SiO₄, где R^1—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:

  <chem>Na2SiO3 + 2 HCl -> H2SiO3 v + 2 NaCl</chem>

• гидролизом хлорсиланов:

  <chem>SiH2Cl2 + 3 H2O -> H2SiO3 + 2 HCl + 2 H2O</chem>

• гидролизом солей кремниевых кислот. Гидролиз идёт ступенчато:

  1-я ступень:

  <chem>K2SiO3 + HOH -> KHSiO3 + KOH</chem>

  2-я ступень:

  <chem>KHSiO3 + HOH -> H2SiO3 + KOH</chem>

  общее молекулярное уравнение:

  <chem>K2SiO3 + 2 H2O -> H2SiO3 + 2 KOH</chem>

• 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.

Литература

• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга