解放军文职招聘考试硅酸与硅胶

 硅酸与硅胶
1 、硅酸
硅酸是一种白色的胶冻状或絮状的固体，其组成较复杂，往往随生成条件而变，常用通式 xSiO₂ ? yH₂O 来表示，是无定形 SiO₂ 的水合物。
在各种硅酸中以偏硅酸的组成最简单，所以也常用 H₂SiO₃ 代表硅酸。硅酸是个二元弱酸，在水中的溶解度较小，溶液呈微弱的酸性。其电离常数为：
                      K 1 = 3.0 × 10 ^-10       K 2 = 2.0 × 10 ^-12
SiO₂ 是硅酸的酸酐，但 SiO₂ 不溶于水，所以硅酸不能用 SiO₂ 与水直接作用制得，只能用可溶性硅酸盐与酸作用生成：
                      SiO₄ ^2- + 4H + → H₄SiO ₄ ↓
                          SiO₃ ^2- + 2H ⁺ + 2H ₂ O → H₄SiO ₄ ↓
刚生成时主要 H₄SiO₄ ，并不立即沉淀，而是以单分子形式存在于溶液中。当放置一段时间后， H₄SiO₄ 就逐渐缩合成多硅酸的胶体溶液，即硅酸溶胶。在溶胶中再加酸或电解质，便可沉淀出白色透明，软而有弹性的固体，即硅酸凝胶。硅酸凝胶烘干并活化，便可制得硅胶。若把凝胶用 CoCl₂ 溶液浸泡，则可制得变色硅胶。 2 、硅胶
硅胶是一种具有物理吸附作用的吸附剂，可以再生反复使用，在实际工作中常用它作干燥剂和催化剂的载体。
硅胶的制备方法：将适量的 Na₂SiO ₃ 溶液与酸混合，调节用量，使生成的凝胶中含 8%~10% 的 SiO2 ，将凝胶静置 24h ，使其老化，然后用热 水洗去反应生成的盐，将洗净的凝胶在 333~343K 烘干，并徐徐升温到 573K 溶液浸泡，干燥活化后可制得变色硅胶。因为无水 CoCl ₂ 为蓝色，水合 CoCl ₂ · 6H₂O 为红色，根据变色硅胶由蓝变红可以判断硅胶的吸水程度。
四、硅酸盐与分子筛
硅酸盐是由多种多样的夺酸根离子与各种金属离子结合而成的一大类硅的含氧酸盐。硅酸盐可分为可溶性和不溶性两大类，天然存在的硅酸盐都是不溶性的，结构较复杂。只有钠、钾的某些硅酸盐是可溶性的。硅酸钠就是最常见的可溶性硅酸盐。
1 、硅酸钠
硅酸钠可由石英砂 SiO₂ 与烧碱或纯碱反应来制备。
工业上制备硅酸钠的方法是：将不同比例的 Na₂CO₃ 和 SiO₂ 混合后放在反射炉中煅烧（ ~1600K ），可以等于到组成不同的多种硅酸钠盐，最简单的一种是偏硅酸钠 Na₂SiO₃ 。煅烧后的产物是一种玻璃态物质，常因含有铁盐杂质而呈蓝绿色。溶于水或粘稠溶液，即成商品，俗称“水玻璃”，又名“泡花碱”。其化学组成为 Na₂O· nSiO₂ 。
水玻璃在建筑上用作粘合剂，木材、织物经它浸泡后可以防腐、防火，由于硅酸钠水解使溶液显强碱性，水玻璃还可用作洗涤剂的添加物。
水玻璃还是制硅胶和分子筛的原料。
2 、分子筛
一类天然的或人工合成的沸石型的水合铝硅酸盐。它们都具有多孔的笼形骨架结构，在结构中有许多孔径均匀的通道和排列整齐、内表面相当大的空穴。这类铝硅酸盐的晶体只能让直径比空穴孔径小的分子进入孔穴，从而可使不同大小的分子得以分离，起到筛选分子的作用。通常把这样的天然铝硅酸盐叫作沸石分子筛。
分子筛除了天然的各种沸石外，人工合成的已有几十种， A 型分子筛就是实际生产中最为广泛应用的一种人工合成的铝硅酸盐分子筛。
分子筛具有吸附能力和离子交换能力，其吸附选择性远远高于活性炭等吸附剂，其容量大，热稳定性好，并可以活化再生反复使用。
分子筛广泛用于分离技术，例如分离蛋白质、多糖和合成高分子等，还可用于干燥气体或液体，做催化剂载体等。