Химия кремнезема - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
В том случае, когда поверхность порошка коллоидного кремнезема покрыта алюминием с поверхностной концентрацией, соответствующей 3,6 атомов алюминия на 1 нм2, т. е. когда покрыто около половины всей поверхности, кремнезем, по существу, становится нерастворимым [182].
Дмитриевский и др. [183] изучали действие примесей А13+, Са2+. Mg^+, Б02~ и ?~ на растворимость силикагеля в 0,1—2,0 н. растворах Ыа2С03, КгС03, ЫаОН и КОН. Ионы Г- и ЭО2- не оказывали влияния на растворимость, ио многозарядные катионы уменьшали растворимость или приводили к образованию нерастворимых силикатов.
Действие примесей на растворимость стекла в щелочных растворах обсуждается в работе [184]. Показано, что гидро-ксиды кальция, цинка и алюминия при низких уровнях концентраций значительно замедляют действие щелочи. Интересно от-
6*
84
Глава 1
метить, что в сильно щелочном растворе кремнезем сводит на нет влияние таких гидроксидов, это несомненно, следствие выпадения из раствора нерастворимых силикатов. Таким образом, при определенных условиях добавление кремнезема к щелочному раствору может увеличивать скорость воздействия щелочи на стекло. Подобным же образом следы железа или меди, попадающие из сит, используемых для просеивания порошков стекла, могут понижать скорость, с которой вода выщелачивает стекло. ¦
Боэм и Шнайдер [185] изучали адсорбцию оксида алюминия на поверхности пирогенного кремнезема. Это осуществлялось в процессе суспендирования такого кремнезема в разбавленном растворе хлорида алюминия с добавлением достаточного количества NaOH, чтобы нейтрализовать хлорид на две трети с образованием основного хлорида алюминия. Поверхность кремнезема адсорбировала один атом А1 на одну группу SiOH, а растворимость кремнезема падала от 0,0123 до 0,0006 %•
Практическое использование этого явления заключается в возможности переводить кремнезем в нерастворимую форму в мембранах из пористого стекла в процессе их работы при низких рН. Это достигается введением в рабочий раствор 0,3 г/л А1С13-6Н20 или же обработкой мембраны через каждые 100 ч солью алюминия. Хлориды железа или цирконила оказались для этой цели неэффективными [186].
Удаление ионов металлов с поверхности кислотной экстракцией или путем образования цитратных комплексов в нейтральных растворах ускоряют такие процессы, как растворение в воде кремнезема из стекла [187], растворение в морской воде кремнезема из биогенной аморфной формы [188], растворение в растворе Рингера или в физиологической сыворотке кремнезема из пылевидных образцов каолина, талька и слюды [189].
При проведении реакции между гелем кремнезема и MgCl2 при рН9,4 с целью образования силиката магния, очевидно, происходит также и растворение кремнезема. Смирнова, Душина и Алесковский [190] обнаружили, что при введении алюминия в гель (при SiC>2 : А1203=2 : 1) указанная реакция не протекала, а наблюдалась лишь адсорбция магния на поверхности.
Ион магния превращает аморфный кремнезем в нерастворимую форму вследствие образования силиката магния. В случае кварца ион магния реагирует с аморфным кремнеземом на поверхности образца, понижая таким образом растворимость по меньшей мере до растворимости чистого кварца [191].
Ион кальция не оказывает действия на растворимость кремнезема вплоть до рН ~9,5, когда уже начинает образовываться силикат кальция [192].
Действие фосфорной кислоты на кремнезем исследовалось
Распространение, растворение и осаждение кремнезема_85
Митчуком [193], который обнаружил, что Н3Р04 адсорбируется из водного раствора на силикагеле. Количественное соответствие примерно одной молекулы Н3Р04 на один поверхностный атом кремния указывает на образование на поверхности такого соединения, как фосфат кремния. Обработка кремнезема небольшим количеством кислоты (до 0,06 % Н3Р04) значительно снижает скорость его растворения в воде. Добавление к разбавленному раствору Н3Р04 серной кислоты предотвращает образование адсорбированной пленки фосфата кремния и ускоряет растворение. При большой концентрации Н3Р04 реакция с кремнеземом идет дальше до образования SiP207, в котором атом кремния координирует шесть атомов кислорода.
Концентрированные растворы гидроксида лития отличаются от. NaOH и КОН по своей способности реагировать с кремнеземом [194]. В 1 н. растворах все три основания растворяют микроаморфный кремнезем приблизительно с одинаковыми скоростями, но в 2,2 н. растворе LiOH не вступает в дальнейшую реакцию с кремнеземом. Кроме того, добавление LiOH к крепким растворам других щелочей замедляет скорость растворения кремнезема, вероятно, в результате образования на его поверхности нерастворимой пленки силиката лития. Отмечалось также, что силикат лития растворим в воде ниже температуры примерно 60°С, и такая система по своему поведению в большой степени подобна другим щелочным силикатам. Однако при более высокой температуре силикат лития нерастворим и выпадает из раствора в виде геля или осадка. По-видимому, менее гидра-тированная форма иона лития ведет себя подобно иону кальция.
Фторид-ион влияет на растворимость только при низких значениях рН; его действие выражается в том, что этот ион реагирует с кремнеземом с образованием иона SiF|~ .
