Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
3 Заказ 23 33
8
>> а. и
X
о
к V.
С
(2
Ю СО
— |~-ю ел
ч-о
8
в | ? 5
I I
сч"
СО
сч"
сч"
о о ю
Й
а.
8
о
со о
•Ч1
Щ. I 35
о.
* я о. я X
со
00
со
8
ч «о
о »2
о
еч
X
б
(75
еч
О
(75
(Л X
о
(75
8 О
еч
(75
еч
о
о
еч
X
о
сч
X
о
сч
X
о
о
(75 О
еч
о
(75
со сч
С/3
ч-
О
(75
О О О О
еч «а е* еч
Ъ? Ъ? Ъ? Ъ?
сч О
с*
<л
•Ч1
О
Строение и свойства некоторых силикатов калия даны в табл. 7.
Безводные мета- и дисиликаты калия являются, по данным [1], соответственно цепочечными и слоистыми структурами с высокими температурами плавления. Безводный тетрасиликат представляет собой кольца из четырех кремнекислородных тетраэдров, которые соединены силоксановыми связями. Плотность этого соединения аномально низка, она меньше, чем плотность стекла того же состава. Существенно ниже для него также температура плавления. Гидраты силикатов калия представляют, по существу, кислые соли сложных конденсированных анионов. Так, моногидрат дисиликата калия — это по своему строению кислый цикло-тетрасиликат (КНБЮз)^ в котором соединение колец, находящихся в двух параллельных плоскостях, осуществляется водородными связями [14]. Моногидрат тетрасиликата КгО-45Ю2-Н20 представляет собой кислый слоистый силикат калия, из которого можно осторожным подкислением получить кремнекислоту структуры (Н251205) ^ [2]. Оба кислых силиката могут быть получены гидролизом в метиловом спирте безводных структур КгБЮз и К25Ь05 при 200 °С, только для получения (КН5103)4 необходимо добавление КОН в метиловый спирт. Образование кристаллов кислых силикатов калия происходит в течение нескольких суток.
Силикаты калия, как и натриевые силикаты, способны к стекло-образованию в безводном и гидратированном состоянии. Безводные стекла могут быть гидратированы в той или иной степени без утраты стеклообразного состояния. Высокие степени гидратации характеризуются нарастанием пластичности и переходом в вязкие массы. С другой стороны, удаление влаги из растворов также позволяет получить стекловидные тела. По сравнению с натриевой системой, в соответственных состояниях стекла системы КгО—БЮг— Н20 характеризуются большей вязкостью и гигроскопичностью. Для калиевых стекол характерна также более высокая скорость растворения в воде.
Гидросиликаты со смешанными катионами К и Ыа подробно не исследованы. В системе КгЗЮ3—Ма25Ю3—Н20 кристаллизуется только силикат натрия. В четверной системе ИагБЮз — КгЭЮз—КОН—Н20 при комнатной температуре кристаллизацией из раствора были получены ЗИагБЮз• К25Ю3• 21Н20 и ^агЭЮз-ЗКгЗЮз- 17Н20 [17]. Смешанные калиево-натриевые силикатные стекла, в том числе гидратированные, могут быть получены практически с любым соотношением катионов. Иногда частичное замещение катионов оказывается полезным для модифицирования технологических свойств при конкретном использовании жидких стекол.
Система и20—БЮ2—Н20. В данной системе кристаллических гидросиликатов лития не обнаружено. Известные кристал-лические формы безводных силикатов лития Ы45Ю4 и Ь^БЮз не Растворяются в воде, а разлагаются водой с образованием гидра-тированного кремнезема. Ортосиликат лития, не растворяясь в хо-
лодной воде, разлагается в кипящей. Метасиликат лития еще бо. лее стоек по отношению к воде и очень медленно разлагается ею [56]. Термодинамических равновесных состояний между безвод. ными силикатами лития и водой при температурах ниже 100 °{] не обнаружено, и о растворимости как о равновесной концентраций силикатов лития говорить не приходится. В этом отношении рас-сматриваемая система ведет себя подобно системе К20—5!02— —Н20. Однако от последней силикат лития отличается большей водостойкостью.
При исследовании стеклообразных силикатов лития в качестве материалов одним из характерных изучаемых свойств является химическая устойчивость по отношению к воде и кислотам [6, 9],
Низкомодульные стекла (я<1) по результатам этих работ мало чем отличаются от кристаллических форм силикатов лития и постепенно разлагаются водой полностью. Для более высокомодульных стекол характерны процессы выщелачивания, переходящие с возрастанием силикатного модуля в поверхностный ионный обмен. Это свойство высокомодульных силикатов лития на поверхности обмениваться ионами с раствором позволяет использовать их в качестве ионообменных электродов. Полагают, что лонный обмен является первой стадией взаимодействия с водой силикатов лития любых модулей:
^(стекло)
Эта реакция при низких модулях стекла полностью смещена вправо, а при высоких модулях образует на поверхности электрохимическое равновесие ионного обмена. В кислых средах аналогичная реакция практически необратима:
По данным [6], при обработке стекла состава ЬЬО-45Юг раствором 0,1 н НС1 в течение 6 ч разрушается слой стекла толщиной 0,3 мкм. Для такого же стекла с модулем 2 при тех же условиях скорость выщелачивания возрастает в 4 раза. Введение в стекло небольших количеств А120з увеличивает водостойкость.
Ион лития имеет по сравнению с другими ионами щелочных металлов малый радиус. Поэтому поляризующее действие Ы+ очень велико, в то время как сам он поляризуется мало. В безводных средах для силикатов лития характерна связь У—О— обладающая высокой степенью ковалентности и по этой причине слабо поддающаяся воздействию дипольных молекул воды. Координационное число лития по кислороду обычно равно четырем, и реакция ионного обмена при взаимодействии с водой может являться лимитирующей стадией.
