硅酸和硅酸鹽
銅臭 / 2022-07-29
二氧化硅與不同比例的堿性氧化物共熔可得著甲確定組成的化合物，其中最簡(jiǎn)單的是偏硅酸和重硅酸鹽。
每個(gè)堿性氧化物與2、3、4等個(gè)SiO?化合所生成的硅酸鹽稱為二硅酸鹽、三硅酸鹽、四硅酸鹽等。一般地說(shuō)，這類的鹽稱為多硅酸鹽。
1.硅酸
硅酸是很弱的酸，電離度極小: K?約為10??，K,約為10?¹²。它的溶解度也極小，因而很容易從溶解的硅酸鹽內(nèi)被其他的酸，即使是很弱的酸，代換出來(lái)。
在硅酸鹽中，僅堿金屬鹽溶解于水。若干不溶解的硅酸鹽于加強(qiáng)酸后似乎溶解，這是由于分離出來(lái)的硅酸形成硅酸凝膠，但多數(shù)硅酸鹽不為強(qiáng)酸所分解而僅與氫氟酸起作用，因?yàn)楣栌信c氟化合的強(qiáng)烈趨勢(shì)。所有的硅酸鹽皆與熔化的碳酸鈉發(fā)生復(fù)分解作用而產(chǎn)生硅酸鈉，有時(shí)有二氧化碳放出:
MgSiO?+Na?CO?=MgCO?+Na?SiO?
KAISi?O?+3Na?CO?=3Na?SiO?+KAlO?+3CO?
堿金屬硅酸鹽的溶液顯強(qiáng)堿性，因?yàn)楣杷猁}在其中有強(qiáng)烈的水解作用。硅酸鈉的水解作用可以下式表示:
Na?SiO?+2H?O⇔NaH?SiO?+NaOH
水解所形成的硅酸氫鈉很容易聚合成二硅酸鈉:
2NaH?SiO?⇔Na?H?Si?O?+H?O
溶液愈稀，生成二硅酸鹽愈多，并可進(jìn)而形成多硅酸鹽。
2.硅酸溶膠和凝膠
加酸于硅酸鹽溶液，立即產(chǎn)生硅酸。硅酸在純水內(nèi)的溶解度很小，但所產(chǎn)生的硅酸并不隨即沉淀出來(lái)，而先暫時(shí)存在于溶液中，程相當(dāng)時(shí)間后始發(fā)生架凝作用。這是因?yàn)槠鸪跎傻墓杷釣閱畏肿樱扇苡谒?，這些單分子因情況的不同或快或慢地進(jìn)行聚合作用，逐淅變?yōu)殡p分子聚合物，三分子聚合物，最后變?yōu)橥耆蝗芙獾亩喾肿泳酆衔铩ｋm然至部硅酸可以變?yōu)椴蝗苡谒母呔鄯肿?，但不?定有沉淀產(chǎn)生，因?yàn)楣杷岷苋菀仔纬赡z體溶液，此膠體溶液稱為硅酸溶膠。加電解質(zhì)于稀的硅酸溶膠內(nèi)，則得粘漿狀的硅酸沉淀，若溶膠的淩度較高，則產(chǎn)生硅酸凝膠。適當(dāng)濃的硅酸鹽溶液，于加酸后，可直接變?yōu)閰R膠。硅酸凝膠含水量高，軟而透明，有彈性。加以干燥，使之脫水，則得硅酸干膠。由于硅酸干膠有高度的多孔性，故與活性炭相同，有很高的吸附能力，因此在蒸氣的回收、石油的精煉和催化劑的制備等方面，它的用途日盆增多。
硅酸凝膠用氯化鈷溶液浸透后，再加干燥所得的干膠(藍(lán)色)，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用作氣體干燥劑。隨者吸濕能力的減小，干膠的顏色由藍(lán)變?yōu)榉奂t色。干膠程加熱后，即可恢復(fù)吸濕能力。
3.堿金屬的硅酸鹽
硅酸第(稱為水玻璃)的工業(yè)制法是將石英砂與堿或與硫酸鈉 及木炭共熔(一般配料是每克分子 Na?O配3-5 克分子SiO?)。所得玻璃塊狀產(chǎn)物，由于鐵鹽雜質(zhì)的存在，常顯灰色或緣色，然后用水汽處理使之溶解。市售溶液多為粘稠液體，含SiO?與Na?O的比率一般為3.3，故水陵璃實(shí)際上為多維酸鈉。水波璃溶波用于紙強(qiáng)上膠，蛋類保護(hù)，木材和藏物的防火的處理，接合劑和膠結(jié)劑的制造以及建筑地基的加固等等。粉狀水玻璃用作肥息的填料。水玻璃溶波難以長(zhǎng)遠(yuǎn)保存，放置過(guò)久，即逐漸分解而有硅酸析出。
硅酸是由石英粉與碳酸共熔或新沉淀的硅酸與適量的氬氧化鋼反應(yīng)面制得的:
SiO?+Na?CO?=Na?SiO?+CO?
SiO?+2NaOH=Na?SiO?+H?O
從熔化物結(jié)為晶體，熔點(diǎn)1088°C。從水溶液內(nèi)秸晶，所得水合物 有Na?SiO?·5H?O, Na?HSiO?·5H?O等，可用作軟水劑和除垢劑。
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