14 Глава г
Раснространение, растворение и осажоение кремнезема 15
температуре под давлением, а затем охлаждается или ые когда
Так как низкомолекулярные конденсационные полимеры,
такие, как, например, [(НО)~$iO]4, представляют собой, по-виподкисляется водный раствор растворимого силиката:
димому, прозрачные жидкости, которые смешиваются с водой
и напоминают органическое полиоксисоединение, подобное гли- Ка2810з+ Н20+2HCJ Si (ОН)g + 2NaCJ
церину [6], то и мономер — «растворимый кремнезем» Пересыщенные растворы кремневой кислоты в чистой воде
Si(OH)4,— вероятно, был бы прозрачной жидкостью, если бы термодинамически нестабильны, поскольку вследствие дегидра-
это соединение можно было выделить в безводных условиях. тации происходит конденсационная полимеризация. Любой
В чистом виде мономер мог бы даже кристаллизоваться. кремнеземный полимер независимо от его размера, молекулярНеобычная природа системы кремнезем — вода была отме- ной массы или состояния гидратации может быть представлен
чена Ды. А, Китченером [7]. Он указывал на разногласия общей формулой, содержащей и атомов кремния. Процессы
в научной литературе относительно поверхности раздела крем- полимеризации имеющихся в растворе молекул мономера и
незем — вода, возникавшие лишь потому, что не были поняты осаждения кремнезема можно представить как
такие характеристики, как гидратация и растворимость. Напри- [% О~и гнхггг (ОН )~~] + 8 г (ОН)4—
мер, почему золи кремнезема необычайно стабильны при рН 2,
когда электрокинетический потенциал равен нулю, но становятся высокочувствительными к электролитам при более высо- и.— число атомов кремния в молекуле поликремневой кис-
ких рН, когда потенциал максимален? Такое явление находится лоты, или в частице, или в полимерной сетке;
в противоречии с общепринятой теорией двойного электриче- х — число групп ОН (не более 4), которое приходится на
ского слоя. Другое загадочное явление проявляется в том, что один атом кремния в полимере
кристаллический кварц покрывается пленкой аморфного крем- т — число присоединенных к полимеру молекул монокрем-
незема, даже если раствор не насыщен по отношению к такой невой кислоты;
поверхности. р доля гидроксильных групп (в расчете на одну молекулу
Растворение и осаыдение кремнезема в воде включает монокремневой кислоты), превращающихся в воду в процессе
в себя реакции гидратации и дегидратации, катализируемые реакции полимеризации.
ионами ОН —; Таким образом, когда p=1, молекула мономера превращается в SiO) внутри молекулы полимера без изменения числа
(Si02) (+2Н 0 (810.)х1+ Si (ОН)4 ОН-групп в полимере. Имеются, конечно, ограничения, наклалсгиггратация дываемые на величины и, т, х и р. 'Так, и и т должны быть
целочисленными, а х и р ограничиваются возможными струкДля массивного аморфного кремнезема равновесная кон- турами полимеров и условиями полимеризации.
центрация Si(OH) q при 25'С соответствует 70 весовым частям Однако для случая, когда плотный, аморфный кремнезем
SiOq на миллион частей воды, или 0,007 масс. %. Это и есть осаждается на большой поверхности массивного кремнезема из
«растворимость» безводного непористого аморфного SiO). слабопересыщенного раствора мономера, особенно при высокои
Однако, за исключением кварцевого стекла, обычные разновид- температуре и нейтральном или щелочном значении рН, вели-
ности аморфного кремнезема состоят из чрезвычайно малых чина х очень мала, и — велика, а p= 1. Поэтому осажденный
частиц или пористых агрегатов, поверхность которых гидрати- кремнезем фактически будет плотным и безводным:
рована, т. е. содержит группы SiOH. Подобные разновидности 31гг02гг + mS i (ОН)~ Ягггггг02гг,2ггг + 2тнН20
обнаруживают несколько более высокую растворимость, так что
Даже кварцевое стекло содержит некоторое количество воды,
большинство порошков и гелей имеют растворимость около
0,010 — 0,013 масс.% $10~. вероятно в виде групп SiOH. Согласно Хетерингтону и Джеку
[8], при данной температуре и влажности имеется равновесная
С другой стороны, кристаллический кремнезем, например
«растворимость» воды в кварцевом стекле. Как было определено
кварц, который распространен почти повсюду в виде песка,
методом ИК-спектроскопии, при длине волны полосы поглоще-
0,0006 % $10~.
имеет значительно меньшую растворимость — порядка
ния 2,73 мкм кварцевое стекло, полученное пламенным способом, содержит 0,04 масс.% групп ОН, тогда как расплавленный
Пересыщенные растворы мономера Si1ОН) 4 образуются в электропечах кварц содержит только 0,0003 масс.%. На осно-
в том случае, когда кремнезем растворяется в воде при высокой
вании экстраполяции к до ~ вгоулсон и гооертс р1 пришли
Раснространение, растворение и осажоение кремнезема 15
температуре под давлением, а затем охлаждается или ые когда
Так как низкомолекулярные конденсационные полимеры,
такие, как, например, [(НО)~$iO]4, представляют собой, по-виподкисляется водный раствор растворимого силиката:
димому, прозрачные жидкости, которые смешиваются с водой
и напоминают органическое полиоксисоединение, подобное гли- Ка2810з+ Н20+2HCJ Si (ОН)g + 2NaCJ
церину [6], то и мономер — «растворимый кремнезем» Пересыщенные растворы кремневой кислоты в чистой воде
Si(OH)4,— вероятно, был бы прозрачной жидкостью, если бы термодинамически нестабильны, поскольку вследствие дегидра-
это соединение можно было выделить в безводных условиях. тации происходит конденсационная полимеризация. Любой
В чистом виде мономер мог бы даже кристаллизоваться. кремнеземный полимер независимо от его размера, молекулярНеобычная природа системы кремнезем — вода была отме- ной массы или состояния гидратации может быть представлен
чена Ды. А, Китченером [7]. Он указывал на разногласия общей формулой, содержащей и атомов кремния. Процессы
в научной литературе относительно поверхности раздела крем- полимеризации имеющихся в растворе молекул мономера и
незем — вода, возникавшие лишь потому, что не были поняты осаждения кремнезема можно представить как
такие характеристики, как гидратация и растворимость. Напри- [% О~и гнхггг (ОН )~~] + 8 г (ОН)4—
мер, почему золи кремнезема необычайно стабильны при рН 2,
когда электрокинетический потенциал равен нулю, но становятся высокочувствительными к электролитам при более высо- и.— число атомов кремния в молекуле поликремневой кис-
ких рН, когда потенциал максимален? Такое явление находится лоты, или в частице, или в полимерной сетке;
в противоречии с общепринятой теорией двойного электриче- х — число групп ОН (не более 4), которое приходится на
ского слоя. Другое загадочное явление проявляется в том, что один атом кремния в полимере
кристаллический кварц покрывается пленкой аморфного крем- т — число присоединенных к полимеру молекул монокрем-
незема, даже если раствор не насыщен по отношению к такой невой кислоты;
поверхности. р доля гидроксильных групп (в расчете на одну молекулу
Растворение и осаыдение кремнезема в воде включает монокремневой кислоты), превращающихся в воду в процессе
в себя реакции гидратации и дегидратации, катализируемые реакции полимеризации.
ионами ОН —; Таким образом, когда p=1, молекула мономера превращается в SiO) внутри молекулы полимера без изменения числа
(Si02) (+2Н 0 (810.)х1+ Si (ОН)4 ОН-групп в полимере. Имеются, конечно, ограничения, наклалсгиггратация дываемые на величины и, т, х и р. 'Так, и и т должны быть
целочисленными, а х и р ограничиваются возможными струкДля массивного аморфного кремнезема равновесная кон- турами полимеров и условиями полимеризации.
центрация Si(OH) q при 25'С соответствует 70 весовым частям Однако для случая, когда плотный, аморфный кремнезем
SiOq на миллион частей воды, или 0,007 масс. %. Это и есть осаждается на большой поверхности массивного кремнезема из
«растворимость» безводного непористого аморфного SiO). слабопересыщенного раствора мономера, особенно при высокои
Однако, за исключением кварцевого стекла, обычные разновид- температуре и нейтральном или щелочном значении рН, вели-
ности аморфного кремнезема состоят из чрезвычайно малых чина х очень мала, и — велика, а p= 1. Поэтому осажденный
частиц или пористых агрегатов, поверхность которых гидрати- кремнезем фактически будет плотным и безводным:
рована, т. е. содержит группы SiOH. Подобные разновидности 31гг02гг + mS i (ОН)~ Ягггггг02гг,2ггг + 2тнН20
обнаруживают несколько более высокую растворимость, так что
Даже кварцевое стекло содержит некоторое количество воды,
большинство порошков и гелей имеют растворимость около
0,010 — 0,013 масс.% $10~. вероятно в виде групп SiOH. Согласно Хетерингтону и Джеку
[8], при данной температуре и влажности имеется равновесная
С другой стороны, кристаллический кремнезем, например
«растворимость» воды в кварцевом стекле. Как было определено
кварц, который распространен почти повсюду в виде песка,
методом ИК-спектроскопии, при длине волны полосы поглоще-
0,0006 % $10~.
имеет значительно меньшую растворимость — порядка
ния 2,73 мкм кварцевое стекло, полученное пламенным способом, содержит 0,04 масс.% групп ОН, тогда как расплавленный
Пересыщенные растворы мономера Si1ОН) 4 образуются в электропечах кварц содержит только 0,0003 масс.%. На осно-
в том случае, когда кремнезем растворяется в воде при высокой
вании экстраполяции к до ~ вгоулсон и гооертс р1 пришли
Комментариев нет:
Отправить комментарий