100 Распространение, растворение и осаждение кремнезема.

101

-1'~1 Г -'/з1

меру меньше 5 нм. Как уже обсуждалось, частицы меньшего ~„=5 [ехр( — Bdo )1[exp Bdo (I — «") ] размера проявляют значительно более высокую равновесную

растворимость, и это необходимо принимать во внимание. Таким и~Ай — й А Я [ех ~ — Вс1 )1[1 — ш] образом, скорость растворения в щелочи должна быть пропорциональна как удельной поверхности, так и величине растворимости кремнезема: В = 13,1ET ' (В = 0,044E при Т = 298К)

dm Для конкретного выбранного типа и размера частицы кремdt

незема скорость растворения понижается по мере того, как ее

К — константа; размер уменьшается, так как поверхность уменьшается на величину (1 — m)'t; но когда размер частиц становится еще меньше,

А — величина удельной поверхности кремнезема.

)

то скорость увеличивается за счет повышения растворимости,

5 — растворимость частиц, зависящая от их размера;

что и выражено в последнем приведенном уравнении. Таким

т — доля растворенного кремнезема в момент времени /.

образом, поскольку в данном эксперименте do является постоянИз ранее приведенного соотношения между растворимостью

ной относительная скорость растворения может ыть опредеб и размером частиц можно получить

)

лена из уравнения

1 "— 57ЕТ 'д

S; /~' ~"' =(1 — m) t'[ехр(0,044Edo )(I — m) '1

5а — растворимость частицы диаметром d (в наномет ах)

в момент времени (;

о етрах) Г афическая зависимость относительной скорости растворера ч

ния от доли растворенного кремнезема и показана на рис. 1.13.

5; — растворимость плоской поверхности кремнезема с бесконечным радиусом кривизны;

иамет ом 3 нм изменение относительной величины

Е — энергия поверхности раздела, эрг/см', скорости составляет менее ~30 '/о вплоть до растворения при-

Т — температура, К. мерно половины кремнезема, т. е. пока энергия Е имеет значения в области от 20 до 100 эрг/см'.

Если рассматриваются частицы двух размеров, то

Опубликованных данных по скорости растворения частиц

Iп — ~ = 13,1ЕТ d — 13,1ЕТ диаметром менее 5 нм скорее всего нет. В предварительных ucSo

О

О

следованиях Айлер приготовил исходныи 1 /о-ныи золь с диагде 5а — растворимость частицы с диаметром d и So — раство- ! метром частиц 1,9 нм путем гидролиза этилсиликата в водноримость частицы с диаметром do. Примем, что В=13,1 ЕТ — '. спиртовом растворе НС1 с последующим разбавлением и нейтрализацией до рН 2,1. В результате повышения рН до б,О в

Скорость растворения частии,ы течение 2 мин и затем понижения снова до 2,1 частицы увеличились в размере до 2,1 нм. Если в течение одного часа поддерДля безводного кремнезема с плотностью 2,2 г/см' удельная живаюсь значение рН б, то размер частиц достигал 2,8 нм. поверхность связана с диаметром частиц соотношением При рН б рост частиц происходит быстрее при более высокой

А=1373 d-1 температуре. В том случае, когда такое значение рН поддержи-

Пусть Ао — удельная поверхность в начальный момент вре- валось постоянным и золь после нагревания в течение одного мени t=0; часа при бО'С охлаждался до 25'С и стабилизировался при

А — удельная поверхность в момент времени t; рН 2,1, размер частиц составлял 3,5 нм. Размер частиц золя

do — диаметр частиц в начальный момент времени, нм; подсчитывался из величины удельной поверхности, найденной

d — диаметр частиц в момент времени (, нм; методом быстрого титрования образца разбавленного золя с сот — доля растворенного кремнезема. держанием в нем 200 г/л NaCI от рН 4,0 до рН 9,0 и скорректиТогда рованной на начальное присутствие мономера, потребляющего

А f d» 1 эквивалент щелочи на 1 моль Si(OH),«. Скорость растворения

=-~/ — 1 =(1

кремнезема измерялась в избытке 0,01 н. раствора NaOH npu

! 25'С с последующим определением количества растворимой и

(1 )чэ ионной форм кремнезема по реакции с молибденовой кислотой.

do