Кремниевая кислота – формула, свойства, получение и применение

Кремниевая кислота. Свойства, производство, применение и цена кремниевой кислоты

Три миллиграмма в каждом литре пресной воды. Столько в реках и озерах содержится кремниевых кислот и их солей . Во множественном числе говориться, поскольку соединений с силициумом несколько.

Их общее обозначение: — nSiO2*mH2O. Кремниевая кислота, формула которой записывается H2SiO3, это метакремниевая. Есть, так же, ортокремниевое соединение. Его запись: — H4SiO4.

Следом идет дикремниевая кислота с формулой H2Si2O5. Остается упомянуть пирокремниевое соединения. Его формула: — H6Si2O7. Не смотря на разность в записях, вещества объединены общими свойствами. С них и начнем.

Свойства кремниевой кислоты

Любая кремниевая кислота химически слаба. Слабыми называют соединения, не желающие в ходе химических реакций отдавать водород . Правда, есть парадокс. Большинство слабых соединений легко растворимы в воде.

Однако, раствор кремниевой кислоты получить сложно. Получается коллоидная форма жидкости. Это промежуточная стадия между истинным раствором и суспензией. Частицы взвеси в коллоидной среде укладываются в размеры от 1-го до 100-та нанометров. Получаемый раствор именуется гель кремниевой кислоты.

Кислоты назвали так из-за специфического вкуса. Кремниевая опять не вписывается в общепринятые рамки . Кислого вкуса у соединения нет. Нет у вещества и цвета . Имеется в виду окрашивание лакмусовой бумажки.

Изначально, она синяя , но опускаясь в кислоту , краснеет . Так вот, оттенок, даваемый кремниевым соединением, почти незаметен. Это, кстати, типичный признак слабых кислот . Здесь кремниевая не выбивается из правил.

Героиня статьи во все своих проявлениях, настолько слаба, что не разъедает ткани тела. Вот уксусную кислоту выльешь на слизистые, так ожог обеспечен. «Кремниевый душ» безопасен.

Кремниевую кислоту легко разрушить. Достаточно нагреть вещество и оно распадется на воду и диоксид силициума. Запускается реакция еще при комнатной температуре. Просто, так же, проходит взаимодействие со щелочами. В ходе реакции тоже выделяется вода. Но, главный продукт взаимодействия – соль кремниевой кислоты.

Производство кремниевой кислоты

Получение кремниевой кислоты актуально из-за широкого применения производных вещества. Хоть сама кислота начинает разрушаться уже при комнатной температуре, продукты химических реакций стабильны и нужны промышленникам. О сферах, в которых пригождаются соединения расскажем далее. Пока же, изучим вопрос производства кремниевой кислоты .

Поскольку диоксид кремния плохо взаимодействует с водой, промышленникам приходится получать вещество, соединяя более сильные кислоты с силикатами щелочных металлов. Обычно, берут соединение натрия , примешивая к нему хлорную кислоту .

Важны пропорции. Реакция протекает успешно, если на две молекулы кислоты приходится одна соли . В итоге, на две молекулы гидроксида натрия уравнение кремниевой кислоты даст одну молекулу.

Отделять эту одну молекулу не спешат. Промышленникам больше нужен силикагель. Он получается при объединении мелких дисперсионных частиц смеси силиката натрия и соляной кислоты .

Компануясь, частицы взвеси образуют более масштабные формы. Процесс называется коагуляцией. Студенистую массу осушают и используют. Зачем и где? Об этом поговорим в следующей главе.

Применение кремниевой кислоты

Силикагель кислоты безводен и порист. Пор минимум 100 м 3 /г, а максимум – 700. В химическом плане силикагель инертен. Поэтому, вещество стало популярным абсорбентом.

Так именуют материалы, поглощающие газы и смеси. Общественности в качестве абсорбента известен, к примеру, активированный уголь . Но, силикагель мощнее, без специфического вкуса.

Хотя, вкус вещества важен не всегда. В промышленности, к примеру, интересны лишь абсорбирующие качества. Силикагель используют для захвата водяных паров. Это необходимо, к примеру, при консервации оборудования. На нем не должно остаться влаги. Иначе, ряд деталей подвергнется коррозии.

Силикаты кремниевых кислот в виде геля абсорбируют не только водяные пары, но и органику. Это важно на производствах бензина , эфиров, ацетона, бензола. Доля их частиц переходит в пар.

Терять ценное сырье не выгодно. Поэтому, улетевшие соединения захватывают силикагелем. Остается нагреть его. В условиях жара гель легко возвращает абсорбированные компоненты.

Если работа ведется с нефтью , гель кремниевой кислоты используется для очистки углеводородов от смол. Эти высокополимерные соединения портят качество нефти. Смолы в ней присутствуют в жидкой фазе. Ее силикагель абсорбирует столь же успешно, как и газы.

Читайте также:
Серебро химический элемент история открытия металла, электронная формула, обозначение в таблице Менделеева, физические и химические свойства, крупные месторождения серебра, способы применения

Абсорбция силикагеля избирательна. Так, парафины и нафтены осушенный раствор не втягивает. Поэтому, удается отделить от них полезные непредельные углеводороды и ароматические составы.

Пользуются «услугами» геля кремниевой кислоты и фармацевты. Они абсорбируют антибиотики, находящиеся в культуральной жидкости. Так именуют питательный раствор, где лекарства взращиваются.

Силикагель нашел применение даже в ядерной отрасли. Там осушенный раствор кремниевой кислоты используется в виде ионов. Так удается разделить изотопы радиоактивных веществ.

К тому же, на атомных станциях требуется очистка сточных вод. Здесь тоже выручает силикагель. Кстати, если кто-то из работников станции облучился, интоксикацию тоже снимают осушенным раствором кремниевой кислоты . Конечно, есть дополнительные меры реабилитации. Но, без геля не обходится.

За масштабными ролями кроются роли бытового плана. Так, намоченный смартфон можно реабилитировать именно с помощью силикагеля. Нужно вынуть симку, аккумулятор и опустить телефон в порошок. Поможет гель и в сушке обуви , решении проблемы запотевшей фотокамеры.

Даже столовое серебро «благодарно» соседству с силикагелем. Вилки и ложки из сплавов аргентума темнеют из-за окисления. Оно вызвано контактом с влагой. Поэтому, к столовому серебру кладут пакетики с гелем кремниевой кислоты и так хранят. Проблема снята. Темный налет на изделиях не появится.

Силикагель, так же, используют для хранения семян. Зимой сложно оставить их сухими. Впитывая влагу, семена портятся или прорастают раньше времени. Силикагель заберет подпитку у зерен, сохранив их до весны.

Напоследок заметим, что гель кремниевой кислоты выручает путешественников, тех, кто не успевает высушить одежду. Запах прелых вещей неприятен. Поэтому, прогладив наряды утюгом без пара, стоит положить рядом с ними силикагель. Одежда быстрее высохнет и не будет пахнуть.

Цена кремниевой кислоты

Кремниевая вода оценивается поставщиками примерно в 250 рублей за литр. Силикагель продают по граммовке. Так, полкило можно купить за 100-150 рублей. Если брать килограммами, предлагают мешки.

За 25-килограммовый просят 2 500-3 000 рублей. Дороже берут за индикаторный. Так именуют гель, пропитанный солями кобальта . Они придают смеси синий цвет . При избытке в атмосфере влаги, гель светлеет.

Это и служит индикатором. Продавцы и промышленники, понимают, что настало время защищать товар или оборудование, иначе, они пострадают от паров. За пропитку кобальтом доплачивают примерно 1 000 рублей за 25-килограммовый мешок.

Особенности получения и применения кремниевой кислоты

Кремниевая кислота — что это такое, формула

Кремниевая кислота (метакремниевая кислота) — является сложным соединением неорганического происхождения, имеет вид аморфного белого вещества. Плотность вещества составляет 3,71 г / с м 3 .

Конечный продукт получения кремниевой кислоты представляет собой студенистую массу, которая содержит воду, или коллоидный раствор (золь). Кислота в процессе нагревания достаточно легко распадается на оксид кремния (IV) и воду, как и угольная. Данный процесс протекает очень быстро.

H 2 S i O 3 S i O 2 + H 2 O

Химическая формула кремниевой кислоты:

При анализе данной формулы можно заключить, что молекула кремниевой кислоты состоит из:

  • двух атомов водорода (Ar = 1 а.е.м.);
  • одного атома кремния (Ar = 28 а.е.м);
  • трех атомов кислорода (Ar = 16 а.е.м.).

Исходя из химической формулы соединения, рассчитывают характеристику молекулярной массы кремниевой кислоты:

  • M r ( H 2 S i O 3 ) = 2 × A r ( H ) + A r ( S i ) + 3 × A r ( O ) ;
  • M r ( H 2 S i O 3 ) = 2 × 1 + 28 + 3 × 16 = 2 + 28 + 48 = 78 .

Молярная масса кремниевой кислоты составляет 78 г/моль.

Структурная формула кремниевой кислоты демонстрирует характер связей между атомами внутри молекулы соединения:

Кремниевая кислота представляет собой слабую двухосновную кислоту и обладает способностью диссоциировать на ионы в водном растворе ступенчато и обратимо, согласно следующим ионным уравнениям:

Из-за склонности к полимеризации известен целый ряд кремниевых кислот. Состав веществ можно описать общей формулой n S i O 2 • m H 2 O . Все кремниевые кислоты являются очень слабыми. Соединения малорастворимы в воде, образуют коллоидные растворы.

Кремниевая кислота включает в состав тетраэдрические структурные звенья (в каждом таком звене атом кремния расположен в центральной точке тетраэдра, а в вершинах находятся атомы кислорода). При объединении в цепочки структурные звенья формируют поликремниевые кислоты с более высокой степенью устойчивости:

Классификация кремниевых кислот:

  • метакремниевая H 2 S i O 3 ;
  • ортокремниевая H 4 S i O 4 ;
  • дикремниевые H 2 S i 2 O 5 и H 10 S i 2 O 3 ;
  • пирокремниевая H 6 S i 2 O 7 ;
  • поликремниевые n S i O 2 • m H 2 O .

Примечание

Соответствующие кремниевым кислотам соли носят название силикатов. В качестве примеров можно привести метасиликаты, ортосиликаты и другие соединения.

Читайте также:
Муравьиная кислота - формула, свойства, получение и применение

Химические и физические свойства

Все поликремниевые кислоты отличаются плохой растворимостью в воде. Образование коллоидного раствора протекает, согласно общей схеме реакции:

( S i O 2 ) x + 2 H 2 O ⇄ H 4 S i O 4 + ( S i O 2 ) x – 1 ( S i O 2 ) x + 2 H 2 O ⇄ H 4 S i O 4 + ( S i O 2 ) x – 1

Ортокремниевая кислота, которая образовалась в результате химической реакции, может вступать в реакции поликонденсации:

2 H 4 S i O 4 → ( H O ) 3 S i O S i ( O H ) 3 + H 2 O 2 H 4 S i O 4 → ( H O ) 3 S i O S i ( O H ) 3 + H 2 O

Конечным результатом являются сложные линейные, разветвленные и смешанные структуры.

Изоэлектрическая точка поликремниевых кислот соответствует интервалу pH 2,0-3,0, в котором скорость реакции поликонденсации характеризуется минимальным значением.

Кремниевые кислоты относятся к слабым:

• для метакремниевой кислоты H 2 S i O 3 константы диссоциации K 1 = 1 , 3 • 10 – 10 , K 2 = 1 , 6 • 10 – 12 ;

• для ортокремниевой H 4 S i O 4 K 1 = 2 • 10 – 10 , K 2 = K 3 = K 4 = 2 • 10 – 12 .

Кремниевые кислоты реагируют с растворами и расплавами щелочей. В результате образуются силикаты, к примеру:

H 2 S i O 3 + 2 K O H → K 2 S i O 3 + 2 H 2 O H 2 S i O 3 + 2 K O H → K 2 S i O 3 + 2 H 2 O

Кремниевые кислоты могут вступать в химические реакции с плавиковой кислотой ( H F ) . Данный процесс сопровождается образованием фторида кремния в газообразном состоянии:

H 2 S i O 3 + 6 H F → H 2 S i F 6 + 3 H 2 O → S i F 4 ↑ + ( 2 H F + 3 H 2 O ) H 2 S i O 3 + 6 H F → H 2 S i F 6 + 3 H 2 O → S i F 4 ↑ + ( 2 H F + 3 H 2 O )

Ортокремниевая кислота при наличии катализаторов на основе щелочи (как правило, NaOH) формирует ортосиликаты-эфиры, которые в общем случае характеризуются видом:

R 1 R 2 R 3 R 4 S i O 4 ,

где R 1 – 4 являются органическими радикалами, обычно, в виде спиртовых остатков.

Известный массовый продукт — тетраэтилортосиликат состава S i ( C 2 H 5 O ) 4 .

Особенности получения и применения кремниевой кислоты

Kремниевые кислоты получают с помощью взаимодействия сильных кислот с растворимыми силикатами натрия или калия, при этом сильные неорганические кислоты вытесняют кремниевые из растворов их солей:

N a 2 S i O 3 + 2 H C l → H 2 S i O 3 ↓ + 2 N a C l N a 2 S i O 3 + 2 H C l → H 2 S i O 3 ↓ + 2 N a C l

Получить соединения в виде кремниевых кислот можно с помощью другого способа, который представляет собой гидролиз хлорсиланов:

S i H 2 C l 2 + 3 H 2 O → H 2 S i O 3 + 2 H C l + 2 H 2 O S i H 2 C l 2 + 3 H 2 O → H 2 S i O 3 + 2 H C l + 2 H 2 O

Гидрозоли кремниевых кислот используют в качестве наполнителей и связующих веществ в производстве изделий из керамики и разнообразных покрытий. Данные материалы играют роль носителей катализаторов и светочувствительных слоев в фотоматериалах. Их используют, как сырье в производстве следующих видов продукции:

  • кварцевое стекло;
  • разные адсорбенты;
  • поглотители паров воды и газов;
  • фильтры очистки воды и масел.

Влияние на организм человека: польза и вред

Кремниевая кислота является неорганическим соединением, которое имеет большое значение в осуществлении метаболических процессов организма:

  • участие в усвоении витаминов и минералов;
  • нейтрализация тяжелых металлов и токсинов;
  • поддержание нормального функционирования сердца;
  • влияние на синтез коллагена, то есть белка, являющегося основой для соединительной ткани.

Кремниевая кислота играет важную роль в метаболизме. Организм человека во взрослом возрасте содержит до 1-2 грамм кремния. Самой высокой концентрацией элемента обладают:

  • соединительная ткань;
  • кровь;
  • кости;
  • кожа;
  • мышцы.

По мере старения организма содержание кремния может снижаться на фоне атеросклероза и опухолевых заболеваний. Данный процесс оказывает негативное влияние на состояние всех внутренних органов и систем.

Польза кремниевой кислоты для организма человека заключается в следующем:

  1. Соединение взаимодействует с более чем 70 минеральными солями и витаминами, улучшает процесс усвоения кальция, увеличивает скорость минерализации костей и зубов, оказывает укрепляющее действие на соединительную ткань суставов, связок и сухожилий.
  2. Кремневая кислота обеспечивает работоспособность сердечно-сосудистой системы. Соединение укрепляет внутреннюю оболочку ткани, из которой состоят артерии, снижает уровень вредного холестерина в крови, уменьшает вероятность закупорки сосудов и предотвращает атеросклеротические поражения в сосудах.
  3. Стимулирует ряд процессов, протекающих в пищеварительной системе. Кремнийорганические вещества восстанавливают и поддерживают слизистые оболочки органов желудочно-кишечного тракта, обладают оздоровительным эффектом, позволяет исключить распространенные расстройства желудка и пищеварительной системы.
  4. Кремниевая кислота способна восстанавливать строение слабых истонченных волос, устранять ломкость и расслаивание ногтевых пластин, поддерживать нормальный уровень влаги в кожных покровах. Соединение стимулирует выработку коллагена, укрепляет и разглаживает кожу, ускоряет регенерацию тканей.
  5. Кремниевая кислота необходима для выведения из организма алюминия, излишки которого являются одной из причин развития болезни Альцгеймера. Соединение удаляет токсины, соли тяжелых металлов и вредные продукты метаболизма.
  6. Кремниевая кислота улучшает когнитивные функции и физическую работоспособность. Согласно одной из гипотетических теорий, данный процесс обеспечивает способность соединения уменьшать содержание алюминия в организме.

Кремниевую кислоту содержат многие растительные продукты. Самой высокой концентрацией вещества обладают культурные растения с повышенным содержанием клетчатки:

  • овес;
  • рис;
  • ячневая крупа;
  • пшеница;
  • гречка;
  • фасоль;
  • кукуруза;
  • фисташки;
  • бананы;
  • топинамбур;
  • изюм.
Читайте также:
Парциальное давление определение, формулы и закон , обозначение

Рацион питания, в котором присутствуют богатые кремнием продукты, восполняет баланс кремниевой кислоты частично. С пищей человек потребляет примерно 1 мг вещества. Норма потребления вещества составляет 5-10 мг ежедневно.

Кремниевая кислота является безопасной биологической добавкой. В том случае, когда человек рационально употребляет ее в пищу, наблюдается положительный эффект. При длительном приеме вещества в больших дозах развиваются следующие осложнения:

  • образование камней в почках;
  • развитие ревматоидного артрита;
  • возникновение аутоиммунных заболеваний.

Медицинские препараты, содержащие кремний, не рекомендованы к употреблению людям, которые страдают диабетом. Причиной такого ограничения являются риски падения уровня сахара в крови. Кремниевая кислота способна усиливать реакции определенных лекарственных средств, в том числе, диуретиков, БАДов хрома. В связи с этим, перед приемом добавок необходимо проконсультироваться с лечащим специалистом.

Кремниевая кислота: свойства и применение

Неорганические вещества делятся на три касса: кислоты, гидроксиды и соли. К разряду первых относится такое вещество, как кремниевая кислота. Ее молекула состоит из двух атомов гидрогена, одного — силиция и трех — оксигена.

Физические свойства

Кремниевая кислота — это практически нерастворимое в воде вещество. При взаимодействии с Н2О оно образует коллоидный раствор, но не диссоциирует. Это очень неустойчивое химическое соединение, которое может распадаться даже при нормальных условиях.

С чем реагирует кремниевая кислота?

Данное химическое соединение является не очень активным — это слабая кислота. Ее свойства выражены неярко. Однако она все же обладает почти всеми особенностями, которые присущи кислотам. Слабость данного вещества проявляется в том, что оно, в отличие от других соединений данного класса, не окрашивает индикаторы. Если, к примеру, под воздействием других кислот метилоранж станет розовым, а лакмус — красным, то при взаимодействии с кремниевой они оба не изменят свой цвет. Также оно неспособно разъедать ткани или вызывать ожоги на коже, как другие кислоты. Это очень неустойчивое вещество — частичное разложение кремниевой кислоты может произойти даже при невысокой температуре. Но для того чтобы эта реакция произошла в полной мере, используют нагревание данного соединения. Вследствие такого рода реакции образуется вода и оксид кремния, который широко используется в промышленности, а также очень распространен в природе в виде песка и разнообразных минералов, к примеру, кварца. При распаде одной молекулы кремниевой кислоты можно получить одну молекулу воды и одну — оксида. Как и все кислоты, кремниевая может давать соли. Для этого к ней нужно добавить металл, который в ряду активности стоит левее, чем водород. При этом произойдет реакция замещения, при которой образуется определенный силикат, а также выделяется водород в виде газа. Например, при взаимодействии одной молекулы кремниевой кислоты с двумя молекулами натрия образуется одна натрий силиката и одна водорода.

А при реакции одной молекулы кислоты с одной кальция получается одна кальций силиката и одна водорода. Также для получения силикатов можно использовать реакцию растворения кремниевой кислоты в щелочах. Для этого чаще всего используется калий или натрий гидроксид. При таком взаимодействии из одной молекулы кислоты и двух щелочи можно получить одну молекулу силиката и две — воды. Вещества, образующиеся при химических реакциях, в которых может участвовать данное соединение, широко применяются в различных сферах промышленности.

Получение в лабораторных условиях

Чаще всего кремниевую кислоту добывают путем добавления к силикату натрия хлорной (соляной) кислоты. Для проведения реакции вещества нужно смешать в таких пропорциях, чтобы на одну молекулу соли приходилось две молекулы кислоты, при этом получится, что на две молекулы образовавшегося натрий гидроксида будет приходиться одна кремниевой кислоты.

Использование в промышленности

Применение кремниевой кислоты сводится к тому, что она выступает в роли адсорбента — поглотителя других веществ. При добывании данного химического соединения при помощи смешивания силиката натрия и соляной кислоты образуется студенистая масса, высушив которую, можно получить так называемый силикагель, который и используют в промышленности. Также данное вещество применяется в медицине. Кроме того, ее используют в химической отрасли для получения таких соединений, как оксид кремния и различные силикаты.

Читайте также:
Изомерия в химии - определение, положения, примеры и виды

Кремниевая кислота в организме человека

Данное вещество является крайне важным для человеческого организма. Оно необходимо для нормального функционирования соединительных тканей, ногтей, волос, кожи, сухожилий, связок. Медицинские препараты либо продукты, содержащие кремниевую кислоту, полезны тем, у кого нарушен обмен веществ, а также применяются для лечения варикозного расширения вен, используются в качестве антицеллюлитных средств. Кремниевая кислота содержится в некоторых растениях, накапливаясь там как компонент клеточного сока. Травы, в которых она присутствует, – это ланцетный подорожник и полевой хвощ.

Силикаты, оксид кремния — их применение

Сырьем для получения данных веществ служит кремниевая кислота. Данные химические соединения разнообразны по своим физическим свойствам и используются в разных целях. Некоторые из них встречаются в природе в виде драгоценных и полудрагоценных камней. К примеру, изумруд, гранат и топаз — это силикаты. Оксид кремния распространен в виде песка и кварца. Данное вещество чаще всего используется в промышленности для производства стекла, которое является силикатом.

Его химическая структура состоит из молекул кальция, оксигена, натрия и силиция. Добывают стекло путем соединения таких веществ, как оксид кремния, карбонат кальция и натрия. Такого рода реакция может произойти только под воздействием высокой температуры. В ее результате получают стекло, в строение которого входят молекулы оксидов силиция, кальция и натрия, а также углекислый газ. Для получения стекла карбонаты натрия и кальция и оксид кремния смешивают в таких пропорциях, чтобы на шесть молекул последнего приходилось по одной двух первых веществ. Для окрашивания его в разные цвета используют такие вещества: кобальт — для придания синей окраски, железо — коричневой, манган — лилово-красной, хром — зеленой.

Кремниевая кислота – формула, свойства, получение и применение

Ключевые слова конспекта: угольная кислота, графическая форма угольной кислоты, кремниевая кислота, мета-форма, орто-форма, метакремниевая, ортокремниевая кислота, получение кремниевой кислоты.

И углерод, и кремний образуют высшие гидроксиды – кислоты: соответственно угольную (H2СО3) и кремниевую (H2SiO3). В свободном виде они не получены. H2СО3 существует только в разбавленных растворах, a H2SiO3 – в полимерной форме.

Угольная кислота H2СО3.

Графическая формула угольной кислоты:

В молекуле СO2 кратные связи очень прочны, образование H2СО3 невыгодно, так как общая кратность связи понижается. Поэтому, несмотря на хорошую растворимость углекислого газа СO2 в воде, основная его масса в растворе находится в виде гидратированного оксида и лишь небольшая часть – в форме угольной кислоты.

В результате взаимодействий в системе СO2 (г.) – H2O (ж.) устанавливается следующая совокупность равновесий:

СO2 (г.) + H2O (ж.) ⇆ СO2 (р-р) + H2O (ж.) H2СO3 (р-р) ⇆ Н + +NCO3 ⇆ 2Н + + СО3 2–

Из всего количества растворённого СO2 (при давлении СO2, равном атмосферному) только 0,3% связывается с водой, образуя молекулы H2СО3.

Угольная кислота – слабая двухосновная кислота. Лакмус в растворе углекислого газа окрашивается в красный цвет.

Кремниевая кислота

Осаждается в виде полимерного соединения. Формулы для кремниевой кислоты H2SiO3 (мета-форма) и H4SiO4 (орто-форма) только отражают соотношение элементов в соединении, но не истинный состав. Условно на плоскости состав кремниевой кислоты можно изобразить в виде схемы:

Кремниевую кислоту получают взаимодействием силикатов щелочных металлов с сильными кислотами. Уравнение реакции записываем с учётом условности приводимых формул:

Na2SiO3 + 2НCl = 2NaCl + H2SiO3
SiO3 2– + 2Н
+ = H2SiO3

Осаждение кремниевой кислоты приводит к образованию геля (студня) переменного состава SiO2nH2O (n > 2). Над осадком в разбавленном растворе существует мономерная слабая ортокремниевая кислота H4SiO4. Соединение мономерного состава H2SiO3 не выделено.

Кремниевая кислота при нагревании разлагается:

Кремниевая кислота растворяется при взаимодействии с растворами щелочей – гидроксидов щелочных металлов (уравнения реакций записываются с учётом условности приводимых формул для кремниевой кислоты и силикатов):

Конспект урока по химии «Угольная кислота. Кремниевая кислота». Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии
Читайте также:
Аминокислоты - формула, строение, свойства, применение, виды

Ещё конспекты по теме «Углерод и кремний«:

Кремниевая кислота: что это, формула, получение, польза и вред

Кремниевая кислота – это практически нерастворимое в обычной воде вещество. При контакте с жидкостью она образует дисперсную систему. Образуется крайне нестабильное химическое соединение, которому характерен распад даже в нормальных условиях, без резкого перепада температуры или давления. Не считается особенно активной, кремниевая кислота – это слабое соединение, которое, впрочем, отмечает у себя все свойства присущие другим кислотам. Слабость соединения проявляется в том, что оно не изменяет цвет индикаторов, необходимых для определения свойств среды, в которую их погружают. Если под воздействием других соединений, принадлежащих к категории кислот, метилоранж меняет свой цвет на малиновый, а лакмус – на красный, то при контакте с кремниевой кислотой их внешние характеристики не изменяются. Кислота не способна вредить тканям и вызывать повреждения кожного покрова.

При разложении в условиях повышенной температуры происходит образование оксида кремния и воды. Первый пользуется большой популярностью в промышленности, он известен как кварцевый песок. В процессе разложения на составляющие одной молекулы кремниевой кислоты можно получить одну молекулу H20 и одну – SiO2.

Кремниевая кислота прекрасно образует соли. Для этого в нее необходимо добавить металл. В процессе произойдет реакция замещения, по итогу которой образуется кремниевая соль и выделится водород в газообразной форме.

Что такое кремниевая кислота?

Кремниевая кислота – это очень важный элемент, отвечающий за протекание процессов метаболизма в организме человека. Для поддержания правильной работы всех систем и всех органов взрослому человеку достаточно от 1 до 2 граммов кремния. Наибольшая концентрация вещества требуется крови, соединительным тканям и костям, содержание кремния в котором к старости становится недостаточным. Соединение принимает активное участие в усвоении необходимых организму минералов и витаминов, оно нейтрализует тяжелые металлы и токсины и поддерживает здоровье сердечной мышцы, оказывает влияние на выработку коллагена.

Формула кремниевой кислоты

Формула кремниевой кислоты выглядит следующим образом:

Формула кремниевой кислоты

Химические свойства кремниевой кислоты

Кремниевая кислота не растворяется в воде. Ее кислотные свойства выражены очень и очень слабо, что объясняет тот факт, почему кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами.

Молекула кремниевой кислоты

При повышении температуры соединение раскладывается на две составляющие: воду и оксид кремния.

Получить кремниевую кислоту в чистом виде невозможно. В воде она образует дисперсную среду, при высушивании получаются продукты с пористой структурой.

Кремниевая кислота выглядит как белый кристаллический стекловидный материал. Она не реагирует с другими кислотами.

Соли кремниевой кислоты и их свойства

Силикаты – это соли, полученные из реакции с кремниевой кислотой. Большая часть из них не растворяется в воде. Исключение представляют только соли натрия и калия, известные ещё как «жидкое стекло».

Выделяют несколько основных способов получения силикатов:

  • Растворение кремниевой кислоты в щелочи.
  • Сплавление с оксидами.
  • Взаимодействие растворимых силикатов с солями.

Соли кремниевой кислоты или силикаты, в большинстве своем, не растворяются в воде – растворению подлежат только силикаты натрия и калия. Они образуются вследствие сплавления диоксида кремния с едкими щелочами или карбонатами соответствующих веществ.

Структуры силикатов многообразны, но основу каждой из них составляют комбинации кремния и кислорода.
Свойства силикатов различны: определяются они составом и строением соединений. Часто силикаты образуют прозрачные ярко окрашенные кристаллы, некоторые из них широко применяют в создании ювелирных украшений. Твердость может быть как совсем маленькой, там и довольно значительной.

Силикаты взаимодействуют с кислотами и растворимыми солями. В водных растворах соединения подвергаются гидролизу и обладают высокой щелочной реакцией.

В промышленности соединения называют жидкими стеклами. Они получили широкое применение в производстве мыла, окрашивании, производстве бумаги, их также применяют для пропитки древесины и тканей для повышения их устойчивости к воздействию огня и стойкости к процессам гниения.

Жидкое стекло представляет собой одно из наиболее важных клеящих веществ. Это обусловлено тем, что силикат натрия находится в нем в виде макромолекул. Жидкое стекло необходимо для пропитки текстиля и древесины для придания им огнестойкости.

Читайте также:
Оксид углерода структурная формула и степени окисления, влияние

Натуральные силикаты образуются преимущественно из расплавленной магмы.

Получение кремниевой кислоты, уравнение

Основной способ получения кремниевой кислоты – посредством воздействия сильной кислотой на силикат калия или натрия. Получить на выходе идеально чистое соединение невозможно ни одним из способов.

Кремниевые соединения можно получить и посредством гидролиза хлорсиланов.

Кремниевую кислоту получают вследствие реакции оксида кремния с щелочами. Реакция выглядит следующим образом:

Допустимые нормы приема кремниевой кислоты

Кремниевая кислота является важным компонентов, обеспечивающим нормальное функционирование организма. Она известна как элемент жизни и красоты благодаря благотворному влиянию, оказываемому на человека. Большая часть кремния в человеческом скелете сосредоточена в хрящевой и эпителиальной тканях, а также в кровеносных сосудах, волосах и лимфатических узлах.

Взрослый человек в сутки должен получать от 0,005 мг до 0,02 мг кремниевой кислоты. Максимальная дозировка не должна превышать 0,1 грамма. Беременным и кормящим женщинам рекомендуется увеличить количество потребляемого соединения в 4 раза: это обусловлено тем, что организм испытывает сумасшедшие нагрузки, обеспечивая рост и развитие не только себя самого, но и будущего малыша. Норма для детей в возрасте до 12 лет и пожилых людей – 0,04 грамма и больше. Это связано с тем, что в первом случае организм находится в стадии активного роста, а значит требует дополнительного снабжения важными веществами. Во втором случае повышенная потребность в кремниевой кислоте обусловлена тем, что его содержание в организме снижается и пополнять нехватку необходимо искусственным путем.

Конкретная дозировка вещества, рекомендованная для ежесуточного употребления устанавливается для каждого человека индивидуально. Она зависит от его веса, возраста и особенностей организма.

Недостаточное количество кремниевой кислоты в организме может привести к развитию слабости мышечной ткани и снижению прочности костей. Волосы при недостатке кремниевой кислоты становятся тонкими и ломкими, теряют свою яркость и начинают выпадать. Могут развиваться воспалительные болезни пищеварительного тракта.

Излишек кремниевой кислоты может оказывать негативный эффект на состояние организма. Особенно подвержены этому люди, регулярно пребывающие на тяжелом производстве или в шахте, где им приходится контактировать с минеральной пылью в высоких концентрациях. При избытке кремниевой кислоты в организме могут возникать нарушения метаболизма и заболевания верхних дыхательных путей.

Особенности применения кремниевой кислоты

Благодаря своей структуре кремниевая кислота получила широкое распространение как абсорбент, поглощающий токсичные соединения. Кремниевая кислота входит в состав некоторых гелей, применяемых для лечения пищевых отравлений и прочих проблем, связанных с нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Соединение можно также встретить в составе систем, предназначенных для фильтрации.

Кремниевая кислота является важным компонентом, необходимым для поддержания здорового состояния кожи, волос и ногтей, поэтому вещество можно встретить в составе косметических средств: как уходовых, так и декоративных. Препараты, в состав которых входит кремний и его соединения, обеспечивают высокую гибкость соединительных тканей и внутренних органов, а также улучшают процесс усвоения кальция, что делает костную ткань более прочной. Именно поэтому кремний важен для детей и пожилых людей: первым он необходим для развития скелета, а вторым – для снижения уровня хрупкости костей.

Кремниевая кислота применяется в нефтедобывающей сфере: там она нужна для очистки углеводородов от примесей смол. В атомной отрасли кремниевая кислота необходима для очистки сточных вод и отделения изотопов от радиоактивных соединений.

Кроме того, рассматриваемое вещество получило широкое распространение в обычной жизни. Так, например, процесс сушки обуви в период сильных осадков требует в разы меньше времени, если в кроссовки положить пакетик, наполненный силикатным порошком. Силикагель позволяет удалить неприятные запахи: пакетики с ним можно располагать в шкафу или в сумке. Кремниевая кислота дает возможность спасти столовое серебро от почернения.

Данная кислота помогает значительно продлить срок эксплуатации лезвий, применяемых для бритья: для защиты их от коррозии нужно в коробочку с лезвиями поместить несколько капсул с силикагелем. Аналогичным образом вещество сказывается на состоянии фотографий и прочих вещей, которым свойственно со временем тускнеть или темнеть, изменяя свои внешние характеристики под воздействием факторов окружающей среды. Владельцам автомобилей кремниевая кислота помогает уменьшить степень запотевания ветровых стекол: достаточно расположить пакетик с ней на приборной панели.

Читайте также:
Кислотные оксиды - список, примеры, химические свойства, получение

Влияние кремниевой кислоты на организм человека

Кремниевая кислота в течение долгих лет применяется для поддержания здоровья и красоты. Она помогает сделать кожу красивой и эластичной, укрепляет волосы, ногти и кости. Соединение оказывает положительное влияние на общее состояние всех систем организма. Особенно важно контролировать его концентрацию в зрелом возрасте, когда его количество ощутимо снижается. Получить кремниевую кислоту можно из зерновых продуктов, некоторых сортов овощей и фруктов, а также из специальной, насыщенной кремнием воды.

Влияние кремниевой кислоты на кожу

Кремниевая кислота – это важный строительный материал. Она способствует активной выработке коллагена, позволяющего сделать кожу более упругой. Помимо этого, рассматриваемое вещество позволяет удерживать влагу, при недостатке которой кожа теряет свою привлекательность, становится сухой и серой, начинает шелушиться.

Влияние кремниевой кислоты на волосы и ногти

Кремниевая кислота оказывает положительное влияние на состояние волос и ногтевых пластин. Она образует крепкие структуры и делает ткани более прочными.

Влияние кремниевой кислоты на кости

Специалисты подтвердили, что кремниевая кислота оказывает положительное влияние на прочность костной ткани. Люди, получающие достаточное количество соединения, обладают более прочными и плотными костями.

Влияние кремневой кислоты на уровень продуктивности

Всем, кто жалуется на снижение работоспособности, рекомендуется употреблять кремниевую воду – она благоприятным образом сказывается на уровне работоспособности и умственной деятельность. Ученые утверждают, что кремниевая кислота нейтрализует эффект от негативного воздействия алюминия, способного привести к развитию болезни Альцгеймера в пожилом возрасте.

Польза кремниевой кислоты

Кремниевая кислота так же важна для человека, как и кальций, принимающий активное участие развитии скелета. Рассматриваемое вещество регулирует усвоение кальция и магния, оказывает благоприятное влияние на состояние соединительных тканей и ускоряет метаболизм.

Кроме того, кремниевая кислота принимает участие в усвоении организмом более 70 крайне важных для организма минеральных солей и витаминов. Она способствует росту костей и предотвращает развитие остеопороза. Соединение стимулирует работу иммунной системы и улучшает защитную способность организма; кремниевая кислота укрепляет сосуды и суставы.

Кремниевая кислота поддерживает сердечно-сосудистую систему и предотвращает закупорку сосудов, сказываясь на степени проницаемости артериальной ткани. Вещество улучшает процесс пищеварения, укрепляя слизистую оболочку желудка. Она оказывает положительный эффект на способность организма к регенерации.

Вред кремниевой кислоты

Кремниевая кислота сама по себе не способна оказать негативного эффекта на состояние здоровья, если не употреблять ее сверх нормы. В случае передозировки могут появляться следующие побочные эффекты:

  • образование камней в почках;
  • ухудшение состояния сердечно-сосудистой системы и появление заболеваний сосудов;
  • повышение уровня сахара в крови;
  • учащение мочеиспускания.

При регулярном превышении допустимой концентрации кремния могут возникать проблемы с почками. Избыток кислоты также может негативным образом сказаться на состоянии барьера, защищающего мозг.

Кроме того, стоит помнить о том, что кремнию и его соединениям свойственно усиливать действие принимаемых медицинских препаратов. Поэтому прежде чем комбинировать его с медикаментозной терапией, необходимо проконсультироваться у врача.

Где купить кремниевую кислоту и сколько она стоит

Приобрести кремниевую кислоту можно как у частных поставщиков, так и в специализированных магазинах, некоторые формы вещества вы сможете найти в аптеке. Так, кремниевая вода обычно продается примерно за 250 рублей/литр. Силикагель реализуют по цене 100-150 рублей за 500 граммов.

Заключение

Кремниевая кислота – это нерастворимое в воде соединение, обладающее крайне неустойчивой структурой. Она оказывает влияние на протекание метаболизма, состояние костей, ногтей и волос, улучшает защитные функции организма и стимулирует пищеварительные процессы. Особенно важно следить за ее концентрацией в организме пожилым людям – в противном случае их кости буду хрупкими. То же касается и детей – им кислота необходима для правильно развития скелета. Не меньшую популярность, чем, собственно, кремниевая кислота получили ее соли. Они используются как в промышленности: для пропитки тканей и древесины, так и в повседневной жизни – для удаления неприятных запахов и возвращения блеска серебру, а также восстановления потускневших фотографий. Кроме того, природные силикаты – популярное в керамической и стекольной промышленности.

Читайте также:
Кислород формула, строение элемента, химические и физические свойства, способы получения и применения, с какими соединениями реагирует

Кремниевая кислота, химические свойства, получение

Угольная кислота. Кремниевая кислота

Ключевые слова конспекта: угольная кислота, графическая форма угольной кислоты, кремниевая кислота, мета-форма, орто-форма, метакремниевая, ортокремниевая кислота, получение кремниевой кислоты.

И углерод, и кремний образуют высшие гидроксиды – кислоты: соответственно угольную (H2СО3) и кремниевую (H2SiO3). В свободном виде они не получены. H2СО3 существует только в разбавленных растворах, a H2SiO3 – в полимерной форме.

Видео

Особенности силикатов

В природе широко распространены (в частности, к ним относятся полевые шпаты, асбест, тальк, слюда и различные виды глины). Соли кремниевой кислоты в большинстве своём плохо растворимы в воде (исключения составляют силикаты калия и натрия). Получение солей происходит при сплавлении едких щёлочей или карбонатами натрия и калия с диоксидом кремния. В остатке выходит диоксид углерода с высокой массовой долей вещества или вода. Примерами таких уравнений могут послужить следующие реакции:

  • SiO2 + K2CO3 = K2SiO3 + CO2 (образование углекислого газа).
  • SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O.
  • SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2.

К свойствам солей относится высокая температура плавления: в среднем — от 1000 до 1300 градусов по Цельсию (такая разновидность силикатов, как каолинит, плавится при t = 1800 и выше). Твёрдость этих веществ по шкале Мооса составляет 6−8 баллов, что является высоким показателем.

Несмотря на то что силикаты не реагируют на отдельные соединения и в целом относятся к классу химически пассивных веществ, они способны взаимодействовать со слабыми кислотами и растворимыми солями. Формула гидролиза представляет собой уравнение: Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH. Расплавленные силикаты имеют высокие электролитические свойства.

Ещё одной особенностью солей кремниевых соединений является их возможность замещать атомы кремния на атомы алюминия, образуя при этом алюмосиликаты. Они также нерастворимы в воде и обладают абсорбционными, ионообменными, диэлектрическими и термостойкими свойствами.

Графическая (структурная) формула кремниевой кислоты

Структурная (графическая) формула кремниевой кислоты является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы (рис. 2).

Рис. 2. Графическая формула кремниевой кислоты.

Кремниевая кислота построена из тетраэдрических структурных звеньев (в каждом таком звене атом кремния находится в центре тетраэдра, а по вершинам расположены атомы кислорода). Структурные звенья, объединяясь в цепи, образуют более устойчивые поликремниевые кислоты:

Ионная формула

Кремниевая кислота является двухосновной кислотой и способна диссоциировать на ионы в водном растворе ступенчато согласно следующим уравнениям:

Особенности получения и применения кремниевой кислоты

Kремниевые кислоты получают с помощью взаимодействия сильных кислот с растворимыми силикатами натрия или калия, при этом сильные неорганические кислоты вытесняют кремниевые из растворов их солей: Na2SiO3+2HCl→H2SiO3↓+2NaClNa2SiO3+2HCl→H2SiO3↓+2NaCl

Получить соединения в виде кремниевых кислот можно с помощью другого способа, который представляет собой гидролиз хлорсиланов: SiH2Cl2+3H2O→H2SiO3+2HCl+2H2OSiH2Cl2+3H2O→H2SiO3+2HCl+2H2O

Гидрозоли кремниевых кислот используют в качестве наполнителей и связующих веществ в производстве изделий из керамики и разнообразных покрытий. Данные материалы играют роль носителей катализаторов и светочувствительных слоев в фотоматериалах. Их используют, как сырье в производстве следующих видов продукции:

  • кварцевое стекло;
  • разные адсорбенты;
  • поглотители паров воды и газов;
  • фильтры очистки воды и масел.

Какие продукты содержат вещество

Кремнекислота содержатся в широкой ряде растительных продуктов. Наибольшая концентрация вещества зафиксирована в растительных культурах, богатых клетчаткой. Лидеры по содержанию кислоты – овес, рис, ячневая крупа, пшеница, гречка, фасоль, кукуруза, фисташки, бананы, топинамбур, изюм.

Включение в рацион богатых кремнием продуктов питания восполняет баланс кремнекислоты лишь отчасти – через пищу поступает около 1 мг вещества, тогда как ежедневная норма потребления составляет 5-10 мг в день. Покрыть потребность организма только из продуктов невозможно. Гораздо большего эффекта можно добиться при употреблении биодобавок и фитоэкстрактов с кремниевой кислотой.

“Экстракт Маркет” реализует растительные экстракты собственного производства для использования в медицинских и косметических целях. Наше предложение включает:

Масляный экстракт риса (мучель) (0,1%) – натуральный продукт с высоким содержанием кремнекислоты.

Читайте также:
Сложные эфиры - формула, свойства, способы получения

Побочное действие

Кремниевая кислота – безопасная биодобавка, при рациональном применении способная принести неоценимую пользу. Тем не менее, длительный прием препаратов кремнекислоты в высокой дозировке способствует образованию камней в почках, развитию ревматоидного артрита и аутоиммунных заболеваний. Не рекомендуется употреблять препараты кремния при диабете, из-за риска падения уровня сахара в крови. Вещество способно усиливать реакции некоторых лекарственных средств (диуретики, БАДы хрома), поэтому перед приемом необходимо получить консультацию лечащего специалиста.

Кремниевая кислота — формула, физические и химические свойства

Кремниевая кислота (или соединения оксида кремния с водой) относится к очень слабым, нерастворимым в воде кислотам. Её получают в результате реакции сильных кислот на растворы силикатов натрия или калия. На сегодняшний день известны 5 разновидностей этих химических соединений; в их список входит поликремниевая, пирокремниевая, дикремниевая, ортокремниевая или метакремниевая кислота.

Общая информация

Основная формула кремниевой кислоты — H2SiO3 (так как кислота не имеет постоянного состава, её обозначение иногда принимает вид nSiO2 • mH2O, что соответствует поликремниевым видам). Номенклатура кислоты включает в себя и её подвиды. Условное обозначение их химического состава выглядит следующим образом:

  • Ортокремниевая — H4SiO4. Наряду с метакремниевой кислотой, чья формула считается основной, ортокремниевая является наиболее распространённым химическим соединением кислот этого вида.
  • Дикремниевая — H2Si2O5, H6Si2O7 и H10Si2O9 (показатель растворимости в воде при t = 20 градусов по цельсию составляет 2,9310 в минус 4 степени моль/л).
  • Пирокремниевая — H6Si2O7.

Соли кремниевых кислот обозначаются как силикаты. Поликремниевые кислоты состоят из структурных звеньев, соединяющихся в сложные линейные и разветвлённые цепи. Несмотря на различие в формулах и отдельных характеристиках кремниевой кислоты, все виды этих химических соединений имеют тетраэдрическое строение.

Особенности силикатов

В природе широко распространены (в частности, к ним относятся полевые шпаты, асбест, тальк, слюда и различные виды глины). Соли кремниевой кислоты в большинстве своём плохо растворимы в воде (исключения составляют силикаты калия и натрия). Получение солей происходит при сплавлении едких щёлочей или карбонатами натрия и калия с диоксидом кремния. В остатке выходит диоксид углерода с высокой массовой долей вещества или вода. Примерами таких уравнений могут послужить следующие реакции:

  • SiO2 + K2CO3 = K2SiO3 + CO2 (образование углекислого газа).
  • SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O.
  • SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2.

К свойствам солей относится высокая температура плавления: в среднем — от 1000 до 1300 градусов по Цельсию (такая разновидность силикатов, как каолинит, плавится при t = 1800 и выше). Твёрдость этих веществ по шкале Мооса составляет 6−8 баллов, что является высоким показателем.

Несмотря на то что силикаты не реагируют на отдельные соединения и в целом относятся к классу химически пассивных веществ, они способны взаимодействовать со слабыми кислотами и растворимыми солями. Формула гидролиза представляет собой уравнение: Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH. Расплавленные силикаты имеют высокие электролитические свойства.

Ещё одной особенностью солей кремниевых соединений является их возможность замещать атомы кремния на атомы алюминия, образуя при этом алюмосиликаты. Они также нерастворимы в воде и обладают абсорбционными, ионообменными, диэлектрическими и термостойкими свойствами.

Физические и химические свойства

Неорганическая кислота образуется при действии сильных кислот на растворимые силикаты. Вещество представляет собой белый аморфный и стекловидный полимер, имеющий цепочечную структуру. Не вступает в реакцию с другими кислотами и не гидратом аммиака. Так как все поликремниевые соединения относятся к малорастворимым веществам, они образуют коллоидные растворы при реакции с водой. Молярная масса вещества равна 78 а. е. м. (H2SiO3 — 2 атома водорода = 1 • 2, 1 атом кремния = 28 и 3 атома кислорода = 16 • 3).

Кислотные свойства выражены очень слабо (у молекулы вещества степень окисления кремния равна +4), вещество не имеет кислого вкуса или запаха, а также не изменяет окраску индикатора. Согласно таблице сильных и слабых кислот, кремниевая занимает последнюю строчку). Константа диссоциации для метакремниевых соединений составляет K1 = 1,3•10 -10 , K2 = 1,6•10 -12 , а для ортокремниевой K1 = 2•10 -10 , K2 = K3 = K4 = 2•10 -12 .

Вследствие своей неустойчивости химическое вещество при нагревании либо длительном хранении разлагается на оксид кремния и воду (реакция термического разложения H2SiO3 = H2O + SiO2). Каждый атом кремния в кристаллах (SiO2) окружён 4 атомами кислорода, которые, будучи связаны друг с другом, образуют кристаллическую трёхмерную решётку, что обусловливает твёрдость вещества. Некоторые другие химические свойства кремниевых кислот можно проиллюстрировать следующими уравнениями:

Читайте также:
Серная кислота - формула, свойства, способы получения и применения

  • H2SiO3 + 4KOH = K2SiO3 + 4H2O (растворение студенистого кислотного остатка и образование средней соли метасиликата калия и воды).
  • 2H4SiO4 = (HO)3SiOSi (OH)3 + H2O (эта реакция называется поликонденсацией).
  • Пример взаимодействия с плавиковой кислотой и образованием газообразного фторида кремния: H2SiO3 + 6HF = H2SiF6 + 3H2O = SiF4 (образование газа) + 2HF (фтороводород) + 3H2O.
  • CaCl2 + Na2SiO3 = 2NaCl + CaSiO3 (химическая реакция двух солей с выпадением осадка).

В присутствии щёлочных катализаторов — к примеру, NaOH — ортокремниевая кислота может образовывать эфиры-ортосиликаты. В большинстве своём они имеют вид R1R2R3R4SiO3, где R1−4 являются органическими радикалами. Примером такого эфира является распространённый тетраэтилортосиликат с формулой Si (C2H5O)4.

Способы получения

Основной способ получения кремниевой кислоты — косвенным путём, воздействуя сильной кислотой на силикат калия или натрия (Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl). При этом невозможно получить кислоту в чистом виде — в водном растворе образуется золь, который через малый промежуток времени превращается в гель.

Кремниевые соединения также можно получить посредством гидролиза хлорсиланов (SiH2Cl2 + 3H2O = H2SiO3 +2HCl + 2H2); конечным продуктом гидролитического расщепления является H2SiO3. Наконец, для промышленных масштабов, а также для лабораторных экспериментов и отдельных опытов по химии могут использоваться методы электродиализа и ионного обмена. Большое внимание уделяется и получению силикагеля — другое название вещества, образовывающегося от перенасыщенных растворов кремниевых кислот. Технология производства включает в себя несколько стадий:

  • Возникновение золя и его застудневание в однородную массу (гидрогель).
  • Созревание (последующее гелеобразование и разжижение вещества).
  • Очищение и промывка геля от солей.
  • Высушивание и превращение вещества в ксерогель.

Опытным путём доказано, что наиболее чистый силикагель получается при гидролизе соединений кремния (SiCl4), а также ортокремниевых соединений. Химическая формула получения геля выглядит так: Na2SiO3 + H2SO4 = nSiO2 • mH2O + Na2SO4, где nSiO2 • mH2O — гидратированный аморфный кремнезём.

Применение в различных отраслях

Благодаря пористой структуре силикагеля его часто применяют в качестве абсорбента для поглощения вредных газов и смесей. Для общественности известны медицинские высокопористые гели, эффективные при различного рода отравлениях и недомоганиях. Помимо этого, вещество используется и для создания технических фильтрационных систем.

Кремниевые соединения являются важным строительным элементом для кожи, волос и ногтей, поэтому эти вещества широко используются для производства косметики и лекарственных препаратов. Препараты на основе кремния обеспечивают гибкость соединительных тканей внутренних органов (в частности, кишечника и желудка) и улучшают усвоение кальция, что способствует восстановлению костной ткани.

В нефтяной промышленности гели на основе кремнийсодержащих веществ используются для очистки углеводородов от смол, а в ядерной отрасли при помощи силикагеля производится не только очистка сточных вод, но и разделение изотопов радиоактивных веществ.

Любопытно, что вещества на основе кремниевых соединений находят массу применений в повседневной жизни. К примеру, процесс сушки обуви займёт куда меньше времени, если в промокшие ботинки положить пакетик с соответствующим абсорбентом. Силикагель позволит избавиться от неприятных запахов в помещении или в сумке с вещами. Столовое серебро можно спасти от почернения, положив в шкаф с ценными приборам гелевые шарики на основе силикагеля.

Если необходимо продлить срок службы бритвенных лезвий, то для спасения от ржавчины нужно положить к ним несколько гранул с силикагелем. Это же относится и к хранению старых фотографий, а также других вещей, которые со временем могут потускнеть или изменить свой внешний вид под воздействием окружающей среды. Автолюбителям могут уменьшить запотевание ветрового стекла, всего лишь положив на приборную панель цветы или пакетик с силикагелем.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: