Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде кислоты общей формулы .
Номенклатура Из кремниевых кислот известны:
метакремниевая HSiO, ортокремниевая HSiO, дикремниевые: метадикремниевая HSiO, диметакремниевая HSiO, пирокремниевая (ортодикремниевая) HSiO, пентагидрокремниевая HSiO, поликремниевые nSiO⋅mHO.
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
(SiO2)_{x}{} + 2 H2O <=> H4SiO4 + (SiO2)_{x-1}
Образовавшаяся неустойчивая ортокремниевая кислота вступает в реакции поликонденсации:
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 HSiO константы диссоциации K = 1,3, K = 1,6, для ортокремниевой HSiO K = 2, K = K = K = 2.
Кремниевые кислоты растворяются в растворах и расплавах щелочей, образуя силикаты, например:
H2SiO3 + 2 KOH -> K2SiO3 + 2 H2O
Кремниевые кислоты могут взаимодействовать с плавиковой кислотой (HF) с образованием газообразного фторида кремния:
H2SiO3 + 6 HF -> H2SiF6 + 3 H2O -> SiF4 ^ + (2 HF + 3 H2O)
Ортокремниевая кислота в присутствии катализаторов на основе щёлочи (чаще NaOH) способна образовывать ортосиликаты-эфирыВ промышленности для синтеза ортосиликатов-эфиров вместо ортокремниевой кислоты используют галогениды кремния. 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: Na2SiO3 + 2 HCl -> H2SiO3 v + 2 NaCl гидролизом хлорсиланов: SiH2Cl2 + 3 H2O -> H2SiO3 + 2 HCl + 2 H2 гидролизом солей кремниевых кислот. Гидролиз идёт ступенчато: 1-я ступень: K2SiO3 + HOH -> KHSiO3 + KOH 2-я ступень: KHSiO3 + HOH -> H2SiO3 + KOH общее молекулярное уравнение: 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
Литература
Категория:Неорганические кислородсодержащие кислоты Категория:Соединения кремния