Химия кремнезема - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Рас»? ространение, растворение и осаждение кремнезема
133
нако железо, содержание которого было всего лишь 0,2%, адсорбировалось на кремнеземе при данном значении рН, а также являлось основным компонентом флокулирующих чешуек. Еще более поразительным оказался тот факт, что в чешуйках обнаруживалось до 20 % меди и до 6 % серебра в виде сульфидов. Кремнеземное отложение было определено как аморфное (при рентгенофазовом анализе) и состояло из гидратированной формы кремнезема, классифицируемой как опал. Но фактически оно являлось микропористым гелем кремнезема, полученным в результате коагулирующего влияния ионов металлов. Так как рассол содержал 0,0001—0,0002 % Н25, то адсорбированные ионы металлов в конце концов мигрировали по поверхности и становились центрами кристаллизации с образованием тонких сульфидных кристаллов, вкрапленных в кремнезем.
В других системах также было отмечено различие между молекулярно осажденным кремнеземом и кремнеземом, осажденным в виде коллоидных частиц. Так, было показано, что на пигментных частицах диоксида титана кремнезем осаждался либо в виде слоя, образованного из полисиликат-ионов в результате изотермического процесса осаждения, зависящего от величины рН, либо в виде частиц коллоидного кремнезема, осажденных по коагуляцконному механизму [284а].
Быстрое осаждение происходит из горячего раствора силиката лития с отношением 25Ю2: Ш20 на восприимчивых к кремнезему поверхностях. Сэме [2846] описывает характер покрытий, полученных на стекле из растворов с различными отношениями БЮг: П20, а также из раствора, содержавшего 12,5 % БЮг и нагретого до 95°С. Матовый белый цвет покрытия, осаждаемого в течение 16 ч, указывает, что оно является пористым и что кремнезем осаждался в виде коллоидных частиц. Даже за короткий промежуток времени (60 с) после промывания и высушивания образца появляется дымчатый голубоватый налет, который показывает, что осаждается главным образом коллоидный, а не мономерный кремнезем. Существенным было то, что подложка погружалась в раствор по мере его нагревания. Высушивание раствора на поверхности подложки не дает адгезионной пленки. Такое поведение силиката лития-с отношением 2 : 1 связывается с его необычным свойством становиться нерастворимым и образовывать осадок, вероятно аморфный, при нагревании раствора выше 48°С. Осадок вновь медленно растворяется при охлаждении раствора до комнатной температуры. Однако при 100°С этот осадок, очевидно, не пропорционален количеству нерастворимого кремнезема, возможно коллоидного по своим размерам. Дальнейшее обсуждение образования пленок из коллоидного кремнезема будет рассматриваться в гл. 4.
134
Глава 1
Методы анализа
При изучении различных аспектов химии кремнезема используются соответствующие методы анализа. Ниже представлен краткий литературный обзор по методам анализа, а также рассмотрены некоторые наиболее типичные и пригодные для исследовательских целей методики.
Атомно-абсорбционный метод
Применение атомно-абсорбционного метода спектрального анализа в наиболее крупных лабораториях явилось прогрессивным этапом в исследовании кремния. Хотя для приобретения аппаратуры требуются значительные капиталовложения, это окупается возможностью определения большого числа элементов и экспрессностью метода: за несколько часов можно выполнить анализ множества проб, приготовленных в виде растворов различных веществ. Как правило, фирмы, выпускающие приборы, могут рекомендовать соответствующие методики для приготовления анализируемых растворов.
Боумен и Уилс [285] предложили некоторые специфические процедуры для кремния. Терасима [286] описал способы растворения твердых образцов и приготовления подходящих для анализа растворов. Согласно Хофтону и Бейнесу [287], минеральные образцы удобно растворять в Н3РО4, так как такая процедура устраняет необходимость введения поправки на фон в том случае, когда кремний растворяется после сплавления со щелочью. При определении кремния может возникнуть проблема, связанная с наложением в спектре полос ванадия [288]. Атомно-абсорбционный метод анализа представляется идеальным для определения суммарного содержания кремния.
Химические методы
Большое многообразие химических методов и методик анализа можно найти в монографии Кольтгофа и Элвинга [289]. Они также представили краткое изложение сведений по химии и растворимости кремнезема. В сжатой форме дается методика приготовления растворов для анализа, описываются колориметрические методы, включая интерференционные, с использованием желтой и синей форм кремнемолибденовой кислоты, гравиметрические методы и некоторые специальные методики для биологических материалов.
Беннетт и Рид [290] описали методики, пригодные в первую очередь для силикатных пород, минералов и огнеупорных сили-
Расп рост ранение, растворение и осаждение кремнезема_135
катных и алюмосиликатных материалов. Историю развития аналитических методов и три новые разработанные спектрофото-метрические методики опубликовал Андерсон [291]. В дополнение к стандартным гравиметрическим и колориметрическим методам Мейтес [292] дает перечисление пригодных химических методов анализа, к которым он отнес способы осаждения силикат-иона в виде соли кобальта с последующим определением методом комплексонометрического титрования и в виде соли азотистого основания, которая затем титруется хлорной кислотой.
