Кремниевая кислота и ее применение

Кремниевая кислота теоретически представляет собой соединение оксида кремния и воды. Причем соотношение этих ее составляющих может быть самым разнообразным. Поэтому в общем виде их состав может быть представлен формулой. При этом кремниевые кислоты с наличием различного количества оксида кремния и воды, то есть с разными значениями параметров n и m, могут легко переходить из одного состояния в другое. Таким образом, n и m в этом случае можно считать переменными величинами.

Теоретически кремневая кислота может быть получена при взаимодействии силиката одного из щелочных металлов (например, натрия) и одной из «сильных» кислот (к примеру, соляной). Таким путем в свободном состоянии были выделены (получены) некоторые из таких кислот: метакремниевая, ортокремневая и другие. К примеру, химическая реакция получения метакремниевой кислоты:

+ 2HCl = + 2NaCl

Видео: Получение кремниевой кислоты

Однако получить в чистом виде кремниевую кислоту практически невозможно. В водных растворах (а они получаются пересыщенные) кремниевая кислота в результате процесса полимеризации стает основой образования коллоидных растворов, имеющих довольно небольшой период существования. Далее из этих растворов в результате коагуляции образуется гель. В этом и заключено применение кремниевой кислоты, так как, осушив это гель, получают так называемый силикагель, который используется как осушитель и абсорбент. Кроме того, применяя специальные стабилизаторы, из коллоидных растворов получают стойкие коллоиды (или золи), которые также находят применение в производстве.

Кремниевая кислота является малорастворимой, слабой и термически неустойчивой. При нагревании происходит разложение кремниевой кислоты, что выражается следующей химической реакцией:

=

Она также более слабая кислота, чем та же угольная. В силу этого кремниевая кислота в водных растворах вытесняется угольной кислотой из своих различных солей. Как пример, это можно видеть в реакции:

Видео: Получение геля кремниевой кислоты

= +

Соли кремниевых кислот получили название силикатов. Они имеют большое распространение в природе. Так, в состав земной коры в основном входят кремнеземы и силикаты. К ним относится полевой шпат, различные глины, слюда, тальк и многие другие. Силикаты входят и в составы горных пород – гранита, базальта и других. Кристаллами силикатов являются и такие известные камни, которые в силу их редкости и красоты считают драгоценными, как изумруды, топазы и аквамарины.

Большинство силикатов в воде не растворяется. Исключением являются лишь силикаты натрия и калия. Их можно получить при сплавлении с соответствующим гидроокислом или карбонатом. К примеру,

+ = +

Водные растворы таким способом полученных солей, имеют название «жидкого стекла». Оно находит широкое применение как связующее вещество при производстве кислотоупорных бетонов, а кроме того, используются при изготовлении всем известных оконной замазки и канцелярского клея. В качестве огнестойкой и водонепроницаемой пропитки им обрабатывают также изделия из ткани, дерева и бумаги.

Силикаты, в составе которых имеется алюминий, получили называние алюмосиликатов. К ним относятся слюда и полевой шпат, хотя их состав гораздо сложнее. Так, полевой шпат, кроме оксида кремния и оксида алюминия содержит также оксиды натрия, калия и натрия. В составе слюды, помимо алюминия и кремния, имеется водород, натрий или калий, но могут быть, хотя реже встречаются, также кальций, магний или железо.

Видео: № 225. Неорганическая химия. Тема 27. Азот и его соединения. Часть 7. Азотная кислота - получение

Вообще применение силикатов в современных условиях весьма широко и разнообразно. Горные силикатные породы используются, как строительные материалы. Силикаты применяют как сырье в производстве цемента, различных наполнителей керамики, стекла и пр. Слюда и асбест используются при производстве различных термо- и электроизоляционных материалов.