Cтраница 2
Из химии известно, что если прибавлять к щелочному раствору кремнезема небольшими порциями кислоту, то наступает момент полного застывания массы, выделяются студень и гидрогель; в этом случае гидрат кремнезема образуется среди щелочного раствора и делается нерастворимым. [16]
Принимая во внимание неустойчивость структур кремнезема в воде, особенно при 100, когда водородные связи доводятся до минимума, или в щелочных суспензиях, становится ясным, что условия приготовления и сушки гидратов кремнезема оказывают влияние на их структуру. Преобладающее количество доказательств говорит за то, что определенные соединения гидратированного кремнезема могут существовать. Но, если кремнезем не имеет жесткой кристаллической кремнекислородной структуры, унаследованной из кристаллического силиката, который был использован для его приготовления, то он не сохранит свою структуру при высушивании. [17]
Кремния кислоты - очень слабые, малорастворимые в воде кислоты. Гидраты кремнезема с содержанием более 2Н2О на каждую молекулу SiO2 в индивидуальном состоянии, по-видимому, не существуют, однако известны многие их соли. [18]
Заключения Коянага, по существу, совпадают с наблюдениями Кюля и Берхема 32, которые подтвердили, что в глиноземистых цементах, так же как и в портланд-цементах, происходит внутренний отсос воды вследствие образования коллоидных гелей в продуктах реакции. Они наблюдали гидраты кремнезема и окиси алюминия, причем первый образовывался из двукальциевого силиката. [19]
По принципу замещения, если кремний дает SiH4, то ему должен отвечать ряд гидратов или гидроксильных производных. Этот последний есть гидрат кремнезема, потому что он равен SiO2 - - 2НЮ; он и образуется при действии воды на хлористый кремний, когда все четыре хлора заменяются четырьмя водными остатками. [20]
Угольная кислота Н2СОз существует в очень разбавленных растворах. Кремневые кислоты ( гидрат кремнезема xSiOz - yHiO) представляют собой смесь метакремневой Н25Юз, орто-кремневой H4SiO4 и - поликремневых кислот. Низкбмолекулярные формы кремневых кислот растворимы в воде и образуют коллоидные растворы, высокомолекулярные формы существуют в виде малорастворимого в воде бесцветного студенистого осадка. Угольная кислота является более сильной, чем кремневая. Являясь двухосновной кислотой, она образует два типа солей - карбонаты и бикарбонаты. [21]
В характере и составе всех кремнеземистых соединений замечается, как известно каждому, то свойство, что количество кремнезема, соединяющегося с основанием, весьма изменчиво. Это согласуется с тем изменчивым содержанием воды, которое свойственно гидратам кремнезема, потому что гидрат есть ничто иное, как соль водорода. Постепенный переход нормального кремневого эфира Si ( OC2H5) 4 в высшие, поликремневые эфиры, состава ( Si03) ri ( C H5OC2H5) m заслуживает более полного изучения, чем то, которое сделано в этом отношении замечательными исследованиями Эбельмена, потому что над эфирами, как известно, легче, чем над какими-либо другими формами кислотных соединений, изучаются характеры кислот. В нормальном, кремневом эфире заключается, несомненно, неполиме-ризованная форма кремнезема. Она вполне отвечает эфиру Бассета, а теряя при действии влаги спирт или теряя из своего состава оксити-новуго группу, этот эфир становится менее летучим и заключает уже отчасти полимеризованные формы кремнезема. Гидрат, получающийся в конце такого изменения, вероятно представляет определенную, прочную форму полимеризации, о составе которой можно получить понятие, если нам будет известна последовательность в стр. Эбельмена в этот постоянный его гидрат. Вопрос здесь в сущности состоит в том, что такой переход нельзя выразить простою формулою Si ( OC2H5) 4 ЗН0 SiO ( OH) 2 4НОС2Н5, а необходимо представить гораздо более сложною формулою, потому что процесс не совершается прямым переходом нормального эфира в гидрат Эбельмена, а в промежутке являются поликремневые эфиры, а потому эту формулу в действительности нужно увеличить в п раз, чтобы получить действительное представление о характере реакции. О величине п и можно будет судить, если вся реакция будет известна с полнотою. [22]
Кристаллический силикат Na2Si03 - 4H20 образует другую форму кремнезема. Его обработка осушенным газообразным НС1 при - 25 С приводит к образованию фиксированных структур гидратов кремнезема. [23]
Классические роман-цементы также получают путем обжига известково-глинистых смесей при температуре ниже границы спекания52; их использовали в древние времена романские народы, для возведения своих удивительных сооружений. В прозрачных шлифах этих материалов многовековой давности действительно можно было видеть начало кристаллизации продуктов реакции гидроокиси кальция с гидратом кремнезема. Как и в известковых песчаниках, было подтверждено появление реакционных каемок новообразований вокруг кварцевых зерен. Кизельгур ( диатомовая земля) быстрее взаимодействует с гидратом окиси кальция. Кальцит наблюдался как вторичный продукт, хотя этот минерал ( вопреки ранее существовавшим представлениям) по существу не принимает участия в процессе твердения. [24]
Присутствие избытка кислоты при получении растворимого кремнезема благоприятствует удержанию кремнезема в растворе, потому что студень кремнезема, полученный вышеописанным способом, растворим лучше в воде, содержащей кислоту, чем в чистой воде. Это, повидимому, указывает даже на слабую способность кремнезема соединяться с кислотами и можно даже было бы думать, что в подобных растворах гидрат кремнезема содержится в соединении с избытком кислоты, если бы Грем не получил растворимый кремнезем, совершенно свободный от кислот, и если бы в природе не являлись подобные же растворы кремнезема, не содержащие каких-либо кислот. [25]
В почвах эти минералы присутствуют главным образом в виде частиц песка ( от 0 05 до 1 мм) и пыли ( от 0 001 до 0 05 мм) и в незначительном количестве в виде илистых ( меньше 0 001 мм) и коллоидных ( меньше 0 25 микрона) частиц. Из первичных минералов при их разрушении под влиянием химических процессов ( гидратация, гидролиз, окисление) и жизнедеятельности различных организмов в почве образуются гидраты полуторных окислов, гидраты кремнезема, различные соли, а также вторичные минералы, так называемые минералы глин - каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Вторичные минералы находятся в почве преимущественно в виде илистых и коллоидных частиц и редко в виде пылеватых частиц. По химическому составу минералы подразделяют на кремнекисло-родные соединения, или силикаты, и алюмокремнекислородные соединения, или алюмосиликаты. [26]
Они утверждали, что, согласно их наблюдениям, при твердении существенное значение должны иметь коллоидно-химические процессы. По мнению Михаэлиса, гидросиликаты, образовавшиеся при реакциях гидратации, не кристаллизуются, и их состав не определяется точным стехиометрическим соотношением; образуются смешанные гели, которые содержат гидраты кремнезема, глинозема и окиси железа, адсорбирующие гидрат окиси кальция. Михаэлис полагал, что процесс твердения представляет собой взаимодействие коллоидных смешанных гелей с растворами кристаллических веществ. Когда цемент смешивается с водой, сначала образуется пересыщенный раствор гидрата окиси кальция, из которого кристаллизуются игольчатые кристаллы ( Амбронн); но образование этих игольчатых кристаллов для твердения не имеет существенного значения. После определенного времени коллоидный раствор коагулирует и образуется типичный гидрогель, который сцепляет зерна цемента друг с другом; в этом связующем веществе адсорбированы гидросиликаты, гидроалюминаты и гидроферриты кальция ( см. А. [27]
Безводный кремнезем SiO2 известен не только в состоянии горного хрусталя и кварца, имеющих уд. Это другое видоизменение кремнезема имеет уд. Гидраты кремнезема при слабом краснокалильном жаре теряют совершенно содержащуюся в них воду и оставляют чрезвычайно мелкую, совершенно аморфную массу SiO2 ( легко отмучивается водою, но трудно смачивается); она характеризуется тако. В сосуде, наполненном таким порошкообразным, безводным кремнеземом, массу его можно переливать подобно жидкости, принимающей горизонтальную поверхность. [28]
Высшие оксиды углерода и кремния - СО2 и SiO2 являются ангидридами кислот, которым отвечают слабые угольная и кремневые кислоты. Угольная кислота Н2СО3 существует в очень разбавленных растворах. Кремневые кислоты ( гидрат кремнезема xSiO2 - r / H2O) представляют собой смесь метакремневой H2SiO3, орто-кремневой H4SiO4 и поликремневых кислот. Низкомолекулярные формы кремневых кислот растворимы в воде и образуют коллоидные растворы, высокомолекулярные формы существуют в виде мало-растворимого в воде бесцветного студенистого осадка. Угольная кислота является более сильной, чем кремневая. Являясь двухосновной кислотой, она образует два типа солей - карбонаты и бикарбонаты. [29]
Растворы щелочно-кремневых солей имеют все сильно щелочную реакцию и разлагаются даже угольною кислотою. Они употребляются преимущественно в красильном, бумажном и мыловаренном деле, также для придания крепости и лоска штукатурке и разным цементам, вообще - веществам, содержащим известь. Кусок мела, погруженный в растворимое сгекло, а еще лучше того, смачиваемый раствором стекла, а потом промываемый водою ( или лучше кремнефтористоводородною кислотою, чтобы связать свободную щелочь и сделать ее нерастворимой), становится чрезвычайно твердым, теряет свою хрупкость и делается вязким и притом не размывается водою. Такое превращение основано на том, что гидрат кремнезема, находящийся в растворе, действует на известь, образуя кремнеизвестковую каменистую массу, а угольная кислота, бывшая в соединении с известью, вступает в соединение со щелочью и вымывается водою. Уравнения, которыми обыкновенно стараются выразить образование гидрата кремния, не выражают действительной реакции, по той причине, во-первых, что кремнезем в наивысшей мере обладает способностью давать разнообразные соединения с основаниями, а потому, напр. Во-вторых, потому, что кремнезем дает разнообразные гидраты. Вследствие этого, выделяющийся гидрат не получается в действительности с таким высоким содержанием воды, которое соответствует формуле Si ( OH) 1, а всегда с меньшим содержанием. Выделяющийся нерастворимый студенистый гидрат способен ( до. При последовательном нагревании мало-по-малу выделяет воду и при этом дает разные степени соединения с нею. Существование таких степеней соединения, имеющих состав SiH2O3nSiO2, или вообще и5Ю - тНЮ, где т п, необходимо допустить, потому что известны самые разнообразные степени соединения кремнезема с основаниями. Предшествующие данные указывают сложность частицы безводного кремнезема. Состав ( SiO3) 10H2O соответствует еще содержанию 2 9 % воды; в природных гидратах часто еще менее воды. Так, известны опалы, содержащие не более 1 % воды, тогда как в других 7 и даже 10П / 0 воды. Так как искусственно полученный студенистый гидрат кремнезема при высыхании имеет вид и многие свойства природных опалов и так как этот гидрат также последовательно и легко теряет воду, то нет никакого сомнения, что переход ( SiO3) n ( H2O) m в безводный кремнезем аморфный и кристаллический совершается постепенно. Это может быть только при значительной величине п, а потому в гидратах несомненно частица кремнезема усложнена, а потому и в безводном кремнеземе уд. [30]