кремниевая кислота что это

Кремниевая кислота

Кремниевая кислота

Строение молекулы и физические свойства

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO₂•mH₂O. Образует коллоидный раствор в воде.

Метакремниевая H₂SiO₃ существует в растворе в виде полимера:

Способы получения

Кремниевая кислота образуется при действии сильных кисло т на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Химические свойства

1. Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами :

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду :

Силикаты

Силикаты — это соли кремниевой кислоты. Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

Способы получения силикатов:

2. Сплавление с основными оксидами:

СаО + SiO₂ → CaSiO₃

3. Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na₂O·CaO·6SiO₂.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na₂CO₃, известняка CaCO₃ и белого песка SiO₂:

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb 2+ – хрусталь; Cr 3+ – имеет зеленую окраску, Fe 3+ – коричневое бутылочное стекло, Co 2+ – дает синий цвет, Mn 2+ – красновато-лиловый.

Источник

Кремниевая кислота. Свойства, производство, применение и цена кремниевой кислоты

Их общее обозначение: — nSiO₂*mH₂O. Кремниевая кислота, формула которой записывается H₂SiO₃, это метакремниевая. Есть, так же, ортокремниевое соединение. Его запись: — H₄SiO₄.

Следом идет дикремниевая кислота с формулой H₂Si₂O₅. Остается упомянуть пирокремниевое соединения. Его формула: — H₆Si₂O₇. Не смотря на разность в записях, вещества объединены общими свойствами. С них и начнем.

Свойства кремниевой кислоты

Однако, раствор кремниевой кислоты получить сложно. Получается коллоидная форма жидкости. Это промежуточная стадия между истинным раствором и суспензией. Частицы взвеси в коллоидной среде укладываются в размеры от 1-го до 100-та нанометров. Получаемый раствор именуется гель кремниевой кислоты.

Героиня статьи во все своих проявлениях, настолько слаба, что не разъедает ткани тела. Вот уксусную кислоту выльешь на слизистые, так ожог обеспечен. «Кремниевый душ» безопасен.

Кремниевую кислоту легко разрушить. Достаточно нагреть вещество и оно распадется на воду и диоксид силициума. Запускается реакция еще при комнатной температуре. Просто, так же, проходит взаимодействие со щелочами. В ходе реакции тоже выделяется вода. Но, главный продукт взаимодействия – соль кремниевой кислоты.

Производство кремниевой кислоты

Компануясь, частицы взвеси образуют более масштабные формы. Процесс называется коагуляцией. Студенистую массу осушают и используют. Зачем и где? Об этом поговорим в следующей главе.

Применение кремниевой кислоты

Силикагель кислоты безводен и порист. Пор минимум 100 м 3 /г, а максимум – 700. В химическом плане силикагель инертен. Поэтому, вещество стало популярным абсорбентом.

Хотя, вкус вещества важен не всегда. В промышленности, к примеру, интересны лишь абсорбирующие качества. Силикагель используют для захвата водяных паров. Это необходимо, к примеру, при консервации оборудования. На нем не должно остаться влаги. Иначе, ряд деталей подвергнется коррозии.

Терять ценное сырье не выгодно. Поэтому, улетевшие соединения захватывают силикагелем. Остается нагреть его. В условиях жара гель легко возвращает абсорбированные компоненты.

Абсорбция силикагеля избирательна. Так, парафины и нафтены осушенный раствор не втягивает. Поэтому, удается отделить от них полезные непредельные углеводороды и ароматические составы.

Пользуются «услугами» геля кремниевой кислоты и фармацевты. Они абсорбируют антибиотики, находящиеся в культуральной жидкости. Так именуют питательный раствор, где лекарства взращиваются.

Силикагель нашел применение даже в ядерной отрасли. Там осушенный раствор кремниевой кислоты используется в виде ионов. Так удается разделить изотопы радиоактивных веществ.

Даже столовое серебро «благодарно» соседству с силикагелем. Вилки и ложки из сплавов аргентума темнеют из-за окисления. Оно вызвано контактом с влагой. Поэтому, к столовому серебру кладут пакетики с гелем кремниевой кислоты и так хранят. Проблема снята. Темный налет на изделиях не появится.

Силикагель, так же, используют для хранения семян. Зимой сложно оставить их сухими. Впитывая влагу, семена портятся или прорастают раньше времени. Силикагель заберет подпитку у зерен, сохранив их до весны.

Напоследок заметим, что гель кремниевой кислоты выручает путешественников, тех, кто не успевает высушить одежду. Запах прелых вещей неприятен. Поэтому, прогладив наряды утюгом без пара, стоит положить рядом с ними силикагель. Одежда быстрее высохнет и не будет пахнуть.

Цена кремниевой кислоты

Кремниевая вода оценивается поставщиками примерно в 250 рублей за литр. Силикагель продают по граммовке. Так, полкило можно купить за 100-150 рублей. Если брать килограммами, предлагают мешки.

Это и служит индикатором. Продавцы и промышленники, понимают, что настало время защищать товар или оборудование, иначе, они пострадают от паров. За пропитку кобальтом доплачивают примерно 1 000 рублей за 25-килограммовый мешок.

Источник

Кремниевая кислота

Кремниевая кислота (H2SiO3) – кремнийорганическое соединение, играющее важную роль в метаболических процессах организма. Соединение участвует в усвоении витаминов и минералов, нейтрализует тяжелые металлы и токсины, поддерживает здоровье сердца и оказывает влияние на синтез коллагена – белка, который составляет основу соединительной ткани.

Действие на организм

Кремниевая кислота – один важнейших элементов для метаболизма. В организме взрослого человека содержится до 1-2 грамм кремния. Наибольшая концентрация элемента зафиксирована в соединительной ткани, крови, костях, коже и мышцах. С возрастом, при атеросклерозе и опухолевых заболеваниях содержание кремния снижается, что негативно отражается на состоянии всех органов и систем.

Польза кремниевой кислоты для организма человека многогранна:

Вещество взаимодействует с более чем 70 минеральными солями и витаминами, способствует усвоению кальция, ускоряет минерализацию костей и зубов, укрепляет соединительную ткань суставов, связок и сухожилий.

Кремневая кислота поддерживает сердечно-сосудистую систему. Соединение укрепляет внутреннюю оболочку ткани артерий, снижает уровень плохого холестерина в крови, предотвращает закупорку сосудов и сокращает риск возникновения атеросклеротических поражений в сосудах.

Стимулирует процессы пищеварения. Кремнийорганическое вещество восстанавливает и поддерживает слизистые оболочки органов жкт, лечит и предотвращает большинство расстройств желудка и пищеварительной системы.

Кремниевая кислота оздоравливает слабые истонченные волосы, устраняет ломкость и расслаивание ногтевых пластин, поддерживает нормальный уровень влаги в кожных покровах. Элемент повышает синтез коллагена, укрепляет и разглаживает кожу, ускоряет процессы регенерации.

Кремниевая кислота способствует выводу из организма алюминия, излишки которого провоцируют развитие болезни Альцгеймера. Такке удаляет токсины, соли тяжелых металлов и вредные продукты метаболизма.

Кремнекислота повышает когнитивные функции и физическую работоспособность. По одной из гипотез, это происходит благодаря способности вещества снижать концентрацию алюминия в организме.

Какие продукты содержат вещество

Кремнекислота содержатся в широкой ряде растительных продуктов. Наибольшая концентрация вещества зафиксирована в растительных культурах, богатых клетчаткой. Лидеры по содержанию кислоты – овес, рис, ячневая крупа, пшеница, гречка, фасоль, кукуруза, фисташки, бананы, топинамбур, изюм.

Включение в рацион богатых кремнием продуктов питания восполняет баланс кремнекислоты лишь отчасти – через пищу поступает около 1 мг вещества, тогда как ежедневная норма потребления составляет 5-10 мг в день. Покрыть потребность организма только из продуктов невозможно. Гораздо большего эффекта можно добиться при употреблении биодобавок и фитоэкстрактов с кремниевой кислотой.

“Экстракт Маркет” реализует растительные экстракты собственного производства для использования в медицинских и косметических целях. Наше предложение включает:

Масляный экстракт риса (мучель) (0,1%) – натуральный продукт с высоким содержанием кремнекислоты.

Побочное действие

Кремниевая кислота – безопасная биодобавка, при рациональном применении способная принести неоценимую пользу. Тем не менее, длительный прием препаратов кремнекислоты в высокой дозировке способствует образованию камней в почках, развитию ревматоидного артрита и аутоиммунных заболеваний. Не рекомендуется употреблять препараты кремния при диабете, из-за риска падения уровня сахара в крови. Вещество способно усиливать реакции некоторых лекарственных средств (диуретики, БАДы хрома), поэтому перед приемом необходимо получить консультацию лечащего специалиста.

Источник

Общая информация

Основная формула кремниевой кислоты — H2SiO3 (так как кислота не имеет постоянного состава, её обозначение иногда принимает вид nSiO2 • mH2O, что соответствует поликремниевым видам). Номенклатура кислоты включает в себя и её подвиды. Условное обозначение их химического состава выглядит следующим образом:

Соли кремниевых кислот обозначаются как силикаты. Поликремниевые кислоты состоят из структурных звеньев, соединяющихся в сложные линейные и разветвлённые цепи. Несмотря на различие в формулах и отдельных характеристиках кремниевой кислоты, все виды этих химических соединений имеют тетраэдрическое строение.

Особенности силикатов

В природе широко распространены (в частности, к ним относятся полевые шпаты, асбест, тальк, слюда и различные виды глины). Соли кремниевой кислоты в большинстве своём плохо растворимы в воде (исключения составляют силикаты калия и натрия). Получение солей происходит при сплавлении едких щёлочей или карбонатами натрия и калия с диоксидом кремния. В остатке выходит диоксид углерода с высокой массовой долей вещества или вода. Примерами таких уравнений могут послужить следующие реакции:

К свойствам солей относится высокая температура плавления: в среднем — от 1000 до 1300 градусов по Цельсию (такая разновидность силикатов, как каолинит, плавится при t = 1800 и выше). Твёрдость этих веществ по шкале Мооса составляет 6−8 баллов, что является высоким показателем.

Несмотря на то что силикаты не реагируют на отдельные соединения и в целом относятся к классу химически пассивных веществ, они способны взаимодействовать со слабыми кислотами и растворимыми солями. Формула гидролиза представляет собой уравнение: Na2SiO3 + H2O = NaHSiO3 + NaOH. Расплавленные силикаты имеют высокие электролитические свойства.

Ещё одной особенностью солей кремниевых соединений является их возможность замещать атомы кремния на атомы алюминия, образуя при этом алюмосиликаты. Они также нерастворимы в воде и обладают абсорбционными, ионообменными, диэлектрическими и термостойкими свойствами.

Физические и химические свойства

Неорганическая кислота образуется при действии сильных кислот на растворимые силикаты. Вещество представляет собой белый аморфный и стекловидный полимер, имеющий цепочечную структуру. Не вступает в реакцию с другими кислотами и не гидратом аммиака. Так как все поликремниевые соединения относятся к малорастворимым веществам, они образуют коллоидные растворы при реакции с водой. Молярная масса вещества равна 78 а. е. м. (H2SiO3 — 2 атома водорода = 1 • 2, 1 атом кремния = 28 и 3 атома кислорода = 16 • 3).

Вследствие своей неустойчивости химическое вещество при нагревании либо длительном хранении разлагается на оксид кремния и воду (реакция термического разложения H2SiO3 = H2O + SiO2). Каждый атом кремния в кристаллах (SiO2) окружён 4 атомами кислорода, которые, будучи связаны друг с другом, образуют кристаллическую трёхмерную решётку, что обусловливает твёрдость вещества. Некоторые другие химические свойства кремниевых кислот можно проиллюстрировать следующими уравнениями:

В присутствии щёлочных катализаторов — к примеру, NaOH — ортокремниевая кислота может образовывать эфиры-ортосиликаты. В большинстве своём они имеют вид R1R2R3R4SiO3, где R1−4 являются органическими радикалами. Примером такого эфира является распространённый тетраэтилортосиликат с формулой Si (C2H5O)4.

Способы получения

Основной способ получения кремниевой кислоты — косвенным путём, воздействуя сильной кислотой на силикат калия или натрия (Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl). При этом невозможно получить кислоту в чистом виде — в водном растворе образуется золь, который через малый промежуток времени превращается в гель.

Кремниевые соединения также можно получить посредством гидролиза хлорсиланов (SiH2Cl2 + 3H2O = H2SiO3 +2HCl + 2H2); конечным продуктом гидролитического расщепления является H2SiO3. Наконец, для промышленных масштабов, а также для лабораторных экспериментов и отдельных опытов по химии могут использоваться методы электродиализа и ионного обмена. Большое внимание уделяется и получению силикагеля — другое название вещества, образовывающегося от перенасыщенных растворов кремниевых кислот. Технология производства включает в себя несколько стадий:

Опытным путём доказано, что наиболее чистый силикагель получается при гидролизе соединений кремния (SiCl4), а также ортокремниевых соединений. Химическая формула получения геля выглядит так: Na2SiO3 + H2SO4 = nSiO2 • mH2O + Na2SO4, где nSiO2 • mH2O — гидратированный аморфный кремнезём.

Применение в различных отраслях

Благодаря пористой структуре силикагеля его часто применяют в качестве абсорбента для поглощения вредных газов и смесей. Для общественности известны медицинские высокопористые гели, эффективные при различного рода отравлениях и недомоганиях. Помимо этого, вещество используется и для создания технических фильтрационных систем.

Кремниевые соединения являются важным строительным элементом для кожи, волос и ногтей, поэтому эти вещества широко используются для производства косметики и лекарственных препаратов. Препараты на основе кремния обеспечивают гибкость соединительных тканей внутренних органов (в частности, кишечника и желудка) и улучшают усвоение кальция, что способствует восстановлению костной ткани.

В нефтяной промышленности гели на основе кремнийсодержащих веществ используются для очистки углеводородов от смол, а в ядерной отрасли при помощи силикагеля производится не только очистка сточных вод, но и разделение изотопов радиоактивных веществ.

Любопытно, что вещества на основе кремниевых соединений находят массу применений в повседневной жизни. К примеру, процесс сушки обуви займёт куда меньше времени, если в промокшие ботинки положить пакетик с соответствующим абсорбентом. Силикагель позволит избавиться от неприятных запахов в помещении или в сумке с вещами. Столовое серебро можно спасти от почернения, положив в шкаф с ценными приборам гелевые шарики на основе силикагеля.

Если необходимо продлить срок службы бритвенных лезвий, то для спасения от ржавчины нужно положить к ним несколько гранул с силикагелем. Это же относится и к хранению старых фотографий, а также других вещей, которые со временем могут потускнеть или изменить свой внешний вид под воздействием окружающей среды. Автолюбителям могут уменьшить запотевание ветрового стекла, всего лишь положив на приборную панель цветы или пакетик с силикагелем.

Источник

Особенности получения и применения кремниевой кислоты

Кремниевая кислота — что это такое, формула

Конечный продукт получения кремниевой кислоты представляет собой студенистую массу, которая содержит воду, или коллоидный раствор (золь). Кислота в процессе нагревания достаточно легко распадается на оксид кремния (IV) и воду, как и угольная. Данный процесс протекает очень быстро.

H 2 S i O 3 S i O 2 + H 2 O

Химическая формула кремниевой кислоты:

При анализе данной формулы можно заключить, что молекула кремниевой кислоты состоит из:

Исходя из химической формулы соединения, рассчитывают характеристику молекулярной массы кремниевой кислоты:

Молярная масса кремниевой кислоты составляет 78 г/моль.

Структурная формула кремниевой кислоты демонстрирует характер связей между атомами внутри молекулы соединения:

Кремниевая кислота представляет собой слабую двухосновную кислоту и обладает способностью диссоциировать на ионы в водном растворе ступенчато и обратимо, согласно следующим ионным уравнениям:

Кремниевая кислота включает в состав тетраэдрические структурные звенья (в каждом таком звене атом кремния расположен в центральной точке тетраэдра, а в вершинах находятся атомы кислорода). При объединении в цепочки структурные звенья формируют поликремниевые кислоты с более высокой степенью устойчивости:

Классификация кремниевых кислот:

Соответствующие кремниевым кислотам соли носят название силикатов. В качестве примеров можно привести метасиликаты, ортосиликаты и другие соединения.

Химические и физические свойства

Все поликремниевые кислоты отличаются плохой растворимостью в воде. Образование коллоидного раствора протекает, согласно общей схеме реакции:

Ортокремниевая кислота, которая образовалась в результате химической реакции, может вступать в реакции поликонденсации:

2 H 4 S i O 4 → ( H O ) 3 S i O S i ( O H ) 3 + H 2 O 2 H 4 S i O 4 → ( H O ) 3 S i O S i ( O H ) 3 + H 2 O

Конечным результатом являются сложные линейные, разветвленные и смешанные структуры.

Изоэлектрическая точка поликремниевых кислот соответствует интервалу pH 2,0-3,0, в котором скорость реакции поликонденсации характеризуется минимальным значением.

Кремниевые кислоты относятся к слабым:

Кремниевые кислоты реагируют с растворами и расплавами щелочей. В результате образуются силикаты, к примеру:

H 2 S i O 3 + 2 K O H → K 2 S i O 3 + 2 H 2 O H 2 S i O 3 + 2 K O H → K 2 S i O 3 + 2 H 2 O

H 2 S i O 3 + 6 H F → H 2 S i F 6 + 3 H 2 O → S i F 4 ↑ + ( 2 H F + 3 H 2 O ) H 2 S i O 3 + 6 H F → H 2 S i F 6 + 3 H 2 O → S i F 4 ↑ + ( 2 H F + 3 H 2 O )

Ортокремниевая кислота при наличии катализаторов на основе щелочи (как правило, NaOH) формирует ортосиликаты-эфиры, которые в общем случае характеризуются видом:

Особенности получения и применения кремниевой кислоты

Kремниевые кислоты получают с помощью взаимодействия сильных кислот с растворимыми силикатами натрия или калия, при этом сильные неорганические кислоты вытесняют кремниевые из растворов их солей:

N a 2 S i O 3 + 2 H C l → H 2 S i O 3 ↓ + 2 N a C l N a 2 S i O 3 + 2 H C l → H 2 S i O 3 ↓ + 2 N a C l

Получить соединения в виде кремниевых кислот можно с помощью другого способа, который представляет собой гидролиз хлорсиланов:

S i H 2 C l 2 + 3 H 2 O → H 2 S i O 3 + 2 H C l + 2 H 2 O S i H 2 C l 2 + 3 H 2 O → H 2 S i O 3 + 2 H C l + 2 H 2 O

Гидрозоли кремниевых кислот используют в качестве наполнителей и связующих веществ в производстве изделий из керамики и разнообразных покрытий. Данные материалы играют роль носителей катализаторов и светочувствительных слоев в фотоматериалах. Их используют, как сырье в производстве следующих видов продукции:

Влияние на организм человека: польза и вред

Кремниевая кислота является неорганическим соединением, которое имеет большое значение в осуществлении метаболических процессов организма:

Кремниевая кислота играет важную роль в метаболизме. Организм человека во взрослом возрасте содержит до 1-2 грамм кремния. Самой высокой концентрацией элемента обладают:

По мере старения организма содержание кремния может снижаться на фоне атеросклероза и опухолевых заболеваний. Данный процесс оказывает негативное влияние на состояние всех внутренних органов и систем.

Польза кремниевой кислоты для организма человека заключается в следующем:

Кремниевую кислоту содержат многие растительные продукты. Самой высокой концентрацией вещества обладают культурные растения с повышенным содержанием клетчатки:

Рацион питания, в котором присутствуют богатые кремнием продукты, восполняет баланс кремниевой кислоты частично. С пищей человек потребляет примерно 1 мг вещества. Норма потребления вещества составляет 5-10 мг ежедневно.

Кремниевая кислота является безопасной биологической добавкой. В том случае, когда человек рационально употребляет ее в пищу, наблюдается положительный эффект. При длительном приеме вещества в больших дозах развиваются следующие осложнения:

Медицинские препараты, содержащие кремний, не рекомендованы к употреблению людям, которые страдают диабетом. Причиной такого ограничения являются риски падения уровня сахара в крови. Кремниевая кислота способна усиливать реакции определенных лекарственных средств, в том числе, диуретиков, БАДов хрома. В связи с этим, перед приемом добавок необходимо проконсультироваться с лечащим специалистом.

Источник