Кремниевая кислота

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кремниевые кислоты, силикаты

кремниевый силикат искусственный кислота

Кремниевые кислоты - соединения оксида кремния (IV) с водой, очень слабые кислоты. Соотношение SiO2 и Н2О в кремниевых кислотах бывает самым различным, поэтому их состав обычно представляют в виде общей формулы «SiO2*mH2O. Кислоты с разными n легко переходят друг в друга. В свободном состоянии выделены Ортокремниевая H4SiO4, метакремниевая H2SiO3 и несколько других кислот.

Кремниевую кислоту получают косвенным путем, действуя. кислотой на силикат калия или натрия:

Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3

Кремниевую кислоту нельзя получить в чистом виде. В водных растворах она образует коллоидный раствор, или золь, который существует очень малый промежуток времени. Золь далее коагулирует, и образуется гель. При высушивании геля образуются продукты с пористой структурой - силикагели, применяемые в качестве осушителей и адсорбентов.

H2SiO3 - кислота очень слабая, в воде малорастворимая. При нагревании легко распадается аналогично угольной кислоте:

H2SiO3=H2O+SiO2

Будучи двухосновной кислотой, диссоциирует ступенчато:

Н2SiO3«Н++НSiO-3

НSiO-3«Н++SiO2-3

Кремниевая кислота слабее угольной.

В водных растворах угольная кислота вытесняет кремниевую из их солей:

Na2SiO3+Н2O+СО2=Na2CO3+H2SiO3

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция CaSiO3 можно выразить так: СаO*SiO2.

Силикаты обычно нерастворимы в воде. Исключение составляют силикаты натрия и калия, получаемые сплавлением SiO2 с соответствующими гидроокисями или карбонатами, например:

SiO2+Na2CO3=CO2+Na2SiO3

Водные растворы этих солей называются «жидким стеклом». В результате гидролиза «жидкое стекло» имеет сильнощелочную реакцию. «Жидкое стекло» применяют в качестве связующего при изготовлении кислотоупорных бетонов, а также для изготовления замазок, конторского клея. Им пропитывают ткани, дерево и бумагу для придания им огнестойкости и водонепроницаемости.

Земная кора состоит из оксида кремния (IV) и различных силикатов. Природные силикаты имеют сложный состав и строение. Например:

полевой шпат K2О*Аl2O3*6SiO2 слюда K2О*3Аl2О3*6SiO2*2Н2О асбест 3MgO*2SiO2*2Н2О каолинит Аl2O3*2SiO2*2Н2О

Силикаты, содержащие в своем составе оксид алюминия, называются алюмосиликатами. В природе наиболее распространены именно они, например полевые шпаты, а также смеси различ-

ных силикатов. Так, горные породы - граниты и гнейсы - состоят из кристаллов кварца, полевого шпата и слюды.

Горные породы и минералы на поверхности земли под действием температуры, а затем и углекислого газа выветриваются, т.е. медленно разрушаются.

K2О*Аl2О3*SiO2+2Н2O+СO2?Аl2O3*2SiO2*2Н2О+К2СO3+4SiO2

Основным продуктом разрушения является минерал каолинит - главная составная часть белой глины. В результате выветривания горных пород образовались залежи глины, песка и солей.

Свойства силикатов бывают довольно различны в зависимости от их состава и строения. Часто силикаты образуют прозрачные и очень красиво окрашенные кристаллы; некоторые из них - драгоценные камни, используемые в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд и др.). Плотность силикатов обычно колеблется от 2 до 4 г/см3. Твердость иногда очень невелика (например, у талька), но бывает довольно значительной (например, у циркона ZrSiO4). При нагревании силикатов они либо плавятся, либо разлагаются в твердом состоянии. Температуры плавления колеблются от 750 до 2000 °С, а иногда бывают и выше.

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют стекло, цемент и керамика.

Стекло

Состав обычного оконного стекла примерно выражают формулой Na2O*СаО*6SiO2. Стекло получают сплавлением в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка СаСО3 и белого песка SiO2.

SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2?

SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2?

Na2SiO3+CaSiO3+4SiO2=Na2O*CaO*6SiO2

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na2CO3 поташом K2СO3, получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел CaCO3 оксидом свинца (II) PbO, а соду поташом, получают хрустальное стекло. Добавки оксидов металлов к исходной смеси придают стеклу различную окраску: оксид хрома (III) Cr2O3 - зеленую, оксид кобальта (II) СоО - синюю, оксид марганца (IV) MnO2 - красновато-лиловую и т.д.

Стекла при повышении температуры постепенно размягчаются и переходят в жидкое состояние. Обратный процесс осуществляется постепенно - стеклянная масса загустевает по мере остывания. На этом свойстве стекла основано формование из него различных изделий. С помощью машин из стеклянной массы вытягивают листовое стекло.

Цемент

Обычный силикатный цемент, или портландцемент, представляет собой зеленовато-серый порошок, который при смешении с водой затвердевает на воздухе (или в воде) в камнеподобную массу. Обычно его получают обжигом (1400-1600 °С) до спекания сырьевой смеси, состоящей из известняка и глины.

Из смеси цемента, воды и заполнителей (песок, гравий, щебень, шлак) после затвердевания получают искусственный камень - бетон. Бетон со стальной арматурой называется железобетоном. Бетоны, в которых в качестве вяжущего используются органические полимеры или полимеры совместно с цементом, называются пластбетонами.

Керамика

Керамикой называют материалы и различные изделия, вырабатываемые из природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов и других неорганических соединений, путем формовки, обжига и сушки. Это кирпич, облицовочные плитки, черепица, трубы, глиняная посуда, фарфоровые и фаянсовые изделия.

Производство стекла, цемента и керамики относится к силикатной промышленности, перерабатывающей природные соединения кремния.

Размещено на Allbest.ru