Соли кремниевой кислоты

Соли кремниевой кислоты

Соли кремниевой кислоты называются силикатами. Их состав обычно изображают формулой в виде соединений оксидов элементов. Например, силикат кальция СаSiО₃ можно выразить так: СаО*SiО₂ .

Силикаты состава R₂ О*nSiO₂ , где R₂ О — оксиды натрия или калия, называются растворимым стеклом , а их концентрированные водные растворы — жидким стеклом . Наибольшее значение имеет натриевое растворимое стекло. В технике его получают как сплавлением кварцевого песка с содой, так и обработкой аморфного кремнезема концентрированным раствором щелочи:

SiO₂ + Na₂ CO₃ = Na₂ SiO₃ + CO₂

SiO₂ + 2NaOH = Na₂ SiO₃ + H₂ O

Жидкое стекло применяется в качестве связующего при изготовлении кислотоупорных бетонов, а также для изготовления замазок, конторского клея. Им пропитывают ткани, дерево и бумагу для придания им огнестойкости и водонепроницаемости.

Природные соединения кремния . Земная кора состоит из оксида кремния (IV) и различных силикатов. Природные силикаты имеют сложный состав и строение. Вот состав некоторых природных силикатов:

Полевой шпат K ₂ O * Al ₂ O ₃ *6 SiO ₂ Асбест 3 MgO *2 SiO ₂ *2 H ₂ O

Слюда К₂ O *3 Al ₂ O ₃ *6 SiO ₂ *2 H ₂ O Каолинит Al ₂ O ₃ *2 SiO ₂ *2 H ₂ O

Силикаты, содержащие в своем составе также оксид алюминия, называются алюмосиликатами . Из названных выше силикатов алюмосиликатами являются полевой шпат, каолинит и слюда. В природе наиболее распространены именно алюмосиликаты, например полевые шпаты. Распространены также смеси различных силикатов. Так, горные породы — граниты и гнейсы — состоят из кристалликов кварца, полевого шпата и слюды.

Горные породы и минералы на поверхности земли под действием температуры, а затем влаги и углекислого газа выветриваются, т. е. медленно разрушаются. Процесс выветривания полевого шпата можно выразить уравнением реакции

K₂ O*Al₂ O₃ *6SiO₂ +2H₂ O+ CO₂ = Al₂ O₃ *2SiO₂ *2H₂ O+ K₂ CO₃ + 4SiO₂

Основным продуктом разрушения является минерал каолинит — главная составная часть белой глины. В результате выветривания горных пород образовались залежи глины, песка и солей.

Строительные материалы

Из искусственных силикатов наибольшее значение имеют стекло, цемент и керамика.

Стекло. Состав обычного оконного стекла примерно выражается формулой Na ₂ O * CaO * 6 SiO _2.

Стекло получают сплавлением в специальных печах смеси соды Na₂ CO₃ , известняка СаСО₃ и белого песка SiO₂ . Химизм процесса можно представить так: при сплавлении образуются силикаты натрия и кальция:

SiO₂ + Na₂ CO₃ =Na₂ SiO₃ + CO₂ ↑; SiO₂ + СаСО₃ =CaSiO₃ + CO₂ ↑

Эти силикаты и кремнезем (он берется в избытке) сплавляются в массу, которая постепенно охлаждается:

Na₂ SiO₃ + CaSiO₃ + 4SiO₂ = Na₂ O*CaO*6SiO₂

Часто в производстве стекла соду заменяют сульфатом натрия иуглем. В этом случае силикат натрия получается согласно уравнению реакции

2SiO₂ +С+Na₂ SO₄ =2Na₂ SiO₃ + CO₂ ↑+2SO₂ ↑

Для получения специального стекла изменяют состав исходной смеси. Заменяя соду Na₂ CO₃ поташом К₂ СO₃ , получают тугоплавкое стекло (для химической посуды). Заменяя мел СаСО₃ оксидом свинца (ІІ) РbО, а соду поташом получают хрустальное стекло . Оно обладает большой лучепреломляющей способностью и применяется для изготовления художественной посуды.

Добавки оксидов металлов к исходной смеси придают стеклу различную окраску: оксид хрома (III) Сr₂ O₃ — зеленую, оксид кобальта (II) СоО — синюю, оксид марганца (IV) МnO₂ — красновато-лиловую и т. д. Стекла при повышении температуры постепенно размягчаются и переходят в жидкое состояние. Обратный процесс также осуществляется постепенно — стеклянная масса загустевает по мере остывания. На этом свойстве стекла основано формование из него различны изделий. С помощью ма