Метакремниевая кислота полезные свойства
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.
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.
Метакремниевая кислота
Кремниевые кислоты, производные кремниевого ангидрида SiO2; очень слабые кислоты, мало растворимые в воде. В чистом виде были получены метакремниевая кислота H2SiO3 (точнее е полимерная форма H8Si4O12) и H2Si2O5. Аморфная двуокись кремния (аморфный кремнезм) в водном растворе (растворимость около 100 мг в 1 л) образует преимущественно ортокремниевую кислоту H4SiO4. В полученных разными способами пересыщенных растворах К. к. изменяются с формированием коллоидных частиц (молярная масса до 1500), на поверхности которых находятся группы OH. Образованный т. о. золь в зависимости от водородного показателя pH может быть устойчивым (pH около 2) или может агрегировать, переходя в гель (pH 56). Устойчивые высококонцентрированные золи К. к. , содержащие специальные вещества стабилизаторы, применяют при производстве бумаги, в текстильной промышленности, для очистки воды.
Физические свойства.
В момент получения это прозрачное студневидное вещество, практически нерастворимое в воде. Такой студень имеет и другое название — гель.
Кремниевая кислота — самая слабая из минеральных кислот, она почти не диссоциирует в растворах, не окрашивает индикаторов.
1. При нагревании она разлагается на диоксид и воду:
H2SiO3 =gt; H2O + SiO2
2. Взаимодействует с растворами щелочей, образуя соли-силикаты:
H2SiO3 + 2NaOH =gt; Na2SiO3 + 2H2O
Кремний может образовывать несколько кислот, но все они называются кремниевыми кислотами. Они могут иметь разное расположение атомов в молекуле и разные химические формулы: H2Si2F2, H4SiO4 и др. Чаще всего состав кремниевой кислоты обозначается формулой H2SiO3.
Так как диоксид кремния с водой не взаимодействует, то кремниевая кислота получается косвенным путем — взаимодействием растворимых силикатов щелочных металлов с кислотами:
Na2SiO3 + 2 HCl =gt; 2NaCl + H2SiO3
В момент получения это прозрачное студневидное вещество, практически нерастворимое в воде. Такой студень имеет и другое название — гель.
Кремниевая кислота — самая слабая из минеральных кислот, она почти не диссоциирует в растворах, не окрашивает индикаторов.
1. При нагревании она разлагается на диоксид и воду:
H2SiO3 =gt; H2O + SiO2
2. Взаимодействует с растворами щелочей, образуя соли-силикаты:
H2SiO3 + 2NaOH =gt; Na2SiO3 + 2H2O
Гель кремниевой кислоты можно высушить, он при этом приобретает пористое строение с большой внутренней поверхностью, способной поглощать (адсорбировать) пары воды и многих органических веществ. Поэтому силикагель используется для осушения газов, разделения смесей. Он может быть и носителем мелко раздробленных катализаторов — это считается одним из важнейших его качеств. Кроме того, и сам силикагель может быть катализатором. Выпускаются и силикагели специального назначения: индикаторы влажности, гели для холодильников и др.
Кремниевую кислоту легко получить в домашних условиях. Для этого в пробирку нужно налить вдвое разбавленный силикатный клей — раствор силиката натрия или калия, а потом добавить к нему при перемешивании раствор соляной или серной кислоты. Жидкость на глазах начнет превращаться в прозрачный густой студень. Если перевернуть пробирку, то из него выльется жидкость — раствор полученной соли, а сама кремниевая кислота останется в пробирке, и ее можно будет внимательно рассмотреть.
Ряд лекарственных растений, например хвощ полевой и подорожник ланцетный, берут кремниевую кислоту из почвы, перерабатывают и накапливают ее в своих клетках и клеточных мембранах. Кремниевая кислота — неотъемлемая составляющая человеческого организма, особенно важная для соединительных тканей, кожи, связок, сухожилий, волос и ногтей. Растения, богатые кремниевой кислотой, применяются особенно в тех случаях, когда организм испытывает острую нехватку кремниевой кислоты из-за недостаточного поступления ее с пищей, снижения усвоения ее организмом в связи с нарушением обмена веществ или при процессах износа и стирания тканей по причине болезни, преклонного возраста или усиленных занятий спортом. Кремниевая кислота полезна также людям, страдающим природной конституционной слабостью соединительных тканей, что является одной из причин варикозного расширения вен и целлюлита.
Не нашли что искали? Вы можете оставить заявку, в форме обратной связи.
Кремниевая кислота и ее применение
Кремниевая кислота теоретически представляет собой соединение оксида кремния и воды. Причем соотношение этих ее составляющих может быть самым разнообразным. Поэтому в общем виде их состав может быть представлен формулой. При этом кремниевые кислоты с наличием различного количества оксида кремния и воды, то есть с разными значениями параметров n и m, могут легко переходить из одного состояния в другое. Таким образом, n и m в этом случае можно считать переменными величинами.
Теоретически кремневая кислота может быть получена при взаимодействии силиката одного из щелочных металлов (например, натрия) и одной из «сильных» кислот (к примеру, соляной). Таким путем в свободном состоянии были выделены (получены) некоторые из таких кислот: метакремниевая, ортокремневая и другие. К примеру, химическая реакция получения метакремниевой кислоты:
Однако получить в чистом виде кремниевую кислоту практически невозможно. В водных растворах (а они получаются пересыщенные) кремниевая кислота в результате процесса полимеризации стает основой образования коллоидных растворов, имеющих довольно небольшой период существования. Далее из этих растворов в результате коагуляции образуется гель. В этом и заключено применение кремниевой кислоты, так как, осушив это гель, получают так называемый силикагель, который используется как осушитель и абсорбент. Кроме того, применяя специальные стабилизаторы, из коллоидных растворов получают стойкие коллоиды (или золи), которые также находят применение в производстве.
Кремниевая кислота является малорастворимой, слабой и термически неустойчивой. При нагревании происходит разложение кремниевой кислоты, что выражается следующей химической реакцией:
Она также более слабая кислота, чем та же угольная. В силу этого кремниевая кислота в водных растворах вытесняется угольной кислотой из своих различных солей. Как пример, это можно видеть в реакции:
Соли кремниевых кислот получили название силикатов. Они имеют большое распространение в природе. Так, в состав земной коры в основном входят кремнеземы и силикаты. К ним относится полевой шпат, различные глины, слюда, тальк и многие другие. Силикаты входят и в составы горных пород – гранита, базальта и других. Кристаллами силикатов являются и такие известные камни, которые в силу их редкости и красоты считают драгоценными, как изумруды, топазы и аквамарины.
Большинство силикатов в воде не растворяется. Исключением являются лишь силикаты натрия и калия. Их можно получить при сплавлении с соответствующим гидроокислом или карбонатом. К примеру,
Водные растворы таким способом полученных солей, имеют название «жидкого стекла». Оно находит широкое применение как связующее вещество при производстве кислотоупорных бетонов, а кроме того, используются при изготовлении всем известных оконной замазки и канцелярского клея. В качестве огнестойкой и водонепроницаемой пропитки им обрабатывают также изделия из ткани, дерева и бумаги.
Силикаты, в составе которых имеется алюминий, получили называние алюмосиликатов. К ним относятся слюда и полевой шпат, хотя их состав гораздо сложнее. Так, полевой шпат, кроме оксида кремния и оксида алюминия содержит также оксиды натрия, калия и натрия. В составе слюды, помимо алюминия и кремния, имеется водород, натрий или калий, но могут быть, хотя реже встречаются, также кальций, магний или железо.
Вообще применение силикатов в современных условиях весьма широко и разнообразно. Горные силикатные породы используются, как строительные материалы. Силикаты применяют как сырье в производстве цемента, различных наполнителей керамики, стекла и пр. Слюда и асбест используются при производстве различных термо- и электроизоляционных материалов.
Источники:
https://www.syl.ru/article/145308/mod_kremnievaya-kislota-svoystva-i-primenenie
https://himiya.gosstandart.info/slozhnye-veshchestva/kisloty/metakremnievaya-kislota/
https://fb.ru/article/15944/kremnievaya-kislota-i-ee-primenenie
