22 Глава 1

Рпспрострпнение, рпстворение и оспждение кремнезема 23

порами, для того чтобы отделить глюкозу от сахарозы, мы творе. (Ионы трехвалентного железа и уранила вступают представляем себе сахарозу как «растворимое», а не как колв реакцию при pH(2, тогда как большинство ионов др1 гих лоидное вещество.

металлов соединяется только при более высоких значениях рН.)

Учитывая назначение настоящей книги, будем использовать

кислота ионизируется до ' '3 i —, а при еще следующую терминологию:

2—

Растворимый кремнезем (или моиокремиевая кислота)— более высоких рН — до (ОН) gSiOj . Константа химического

равновесия для первого процесса [13, 23] приблизительно соПоликремиевая кислота (олигомеры). Полимеры с молеку- ставляет (при 25 'С)

лярными массами (по SiO)) примерно до 100000, независимо [(Ho)„s o i

от того, состоят ли они из высокогидратированного «активного» 1oH ) (s„(pH)„) 1 5

кремнезема или же из плотных сферических частиц с диаметром менее — 50 А.

((но), s о-] (H+)

Коллоидиый кремнезем. Полимерные разновидности с более

~я (он )1

высокими молекулярными массами или частицы с диаметром

более — 50 А, хотя последние значения могут уменьшаться Нейтральный раствор кремнезема при пропускании через слой иногда до 10 — 20 А. сильноосновной катионообменной смолы ионизируется с обраЗоль кремнезема.'Термин используется довольно широко и зованием силикат-ионов, сохраняющихся затем при стоянии. может относиться как к поликремневой кислоте, так и к кол- В том случае, когда мономер Si(OH)4 находится в равновесных .лоидному кремнезему. условиях в смеси с коллоидными частицами кремнезема при

Произвольная граница, проходящая при диаметре частиц рН 7 — 8, последние несут отрицательный заряд. Исследования 50 А и молекулярной массе полимеров 100000, основана на явлений электрофореза и переноса (Гото, Окура и Кайяма общих наблюдениях. Ниже этой границы полимерные разно- [24]) показывают, что не «молекулярно растворимая» форма видности обычно нестабильны вследствие процессов гелеобра- Si(OH)4 а коллоидная форма кремнезема является носителем зования или роста частиц. заряда. Когда такой раствор монокремневой кислоты в смеси

Кроме того, как уже было показано, ниже этой границы с коллоидными частицами кремнезема пропускается через смесь лишь менее половины всех атомов кремния находится в виде сильноосновных ионообменных смол, то удаляются не коллоид- SiO), т. е. «кремнезема», тогда как большая часть атомов свя- ные частицы, а монокремневая кислота. [Коллоидные частицы зана по крайней мере с одной гидроксильной группой, Таким со временем в достаточной мере растворяются, так что вновь образом, термин «кремневая кислота» правомерен. устанавливается равновесная концентрация Si (ОН) 4.]

Приготовление разбавленных растворов монокремневой 5. Монокремневая кислота превращается в HqSiFq в резулькислоты, а также реакции в них, например реакция полимери- тате реакции с HF в водном растворе:

зации, рассматриваются ниже, в гл. 3. Однако, перед тем как

Si (OH)4+6HF=2Н + SiF2 +4Н О

обсуждать вопрос о растворимости, следует отметить некоторые

из характеристик монокремневой кислоты. 6. Монокремневая кислота превращается в комплексный

1. Монокремневая кислота характеризуется большой скоро- анион в результате реакции с о-диоксиароматическими соединестью реакции с молибденовой кислотой; в результате реакции ниями, например с катехином, в нейтральном растворе: образуется желтая кремнемолибденовая кислота.

(ОН)4+ Зо — C Н4 (ОН)~+ МН4++ 2ОН = (о С Н О ) S'

2, Кислота в нейтральном растворе обычно инертна, если

концентрация раствора по отношению к аморфному кремнезему -' 2NH4 + 8нпо

ниже уровня насыщения. Таким образом, монокремневая кислота присутствует почти повсюду — в большей части природных

вод и в живых организмах — в концентрациях несколько частеи

на миллион. Кеннеди [25] было показано, что, хотя монокремневая кис-

3. С повышением рН раствора кислота во все возрастающей зота Si(OH)4 является нелетучей при обычной температуре и степени соединяется с ионами металлов, что приводит к пони- оыстро полимеризуется при нагревании, тем не менее ее расжению концентрации свободной монокремиевой кислоты в рас- творимость в воде значительно возрастает при повышении тем-