Гидрат - кремнезем - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Гидрат - кремнезем

Cтраница 3

Реакция воды с SiF4, повидимому, очень сложна, потому что из водного раствора SiF4 выделяется не гидрат кремнезема, а фторогидрат ( Шифф) Si2O3 ( OH) F, отвечающий ( пиро -) гидрату Si2O3 ( OH) 4 равному SiO ( OH) 2SiO2, так что реакция фтористого кремния с водою выражается уравнением: 5SiF4 4 № О 3Si № F - f Si2Q3 ( OH) F HF. Вода, насыщенная SiF с HCI выделяет SiF и HF, а потому тогда студенистый гидрат растворяется. Заметим еще, что крем ефтористоводородную кислоту рассматривали часто как SlO HF, потому что она образуется при растворении кремнезема в плавиковой кислоте, но из этих шести водородов только два заменяются металлами. Если пропускать газообразный фтористый кремний прямо в в воду, то выделяющийся гидрат кремнезема засоряет газопроводную трубку. [31]

Авгиды, хальцедоны, кремень и целый ряд других природных гидратов кремнезема представляют малое содержание воды, но произошли они, несомненно, путем водным, чему доказательством в особенности служат сталактитовые образования, равно как и окаменелое дерево, в котором находится такой же кремнезем в кварцовой форме с малым содержанием воды, как и в вышеупомянутых видоизменениях. Кварц, горный хрусталь, аметист представляют предельную форму отнятия воды от подобных, несомненно первоначально водных образований кремнезема, имеющих, как и он, одинаковые химические свойства стр. Даже сама природа показывает эту последовательность перехода от студенистых форм гидрата к кристаллической форме безводного кремнезема, потому что нередко в массе авгидов и хальцедонов являются или прослойки, или в центре кристаллы аметистов или вообще окри-сталлованный кварц. Таким образом для обоих видоизменений кремнезема ( удельный вес 2 6 и 2 2) несомненно существует переход из состояния водного гидрата, содержащего значительное количество воды, в безводную форму и этот переход последователен, не быстр и может быть выражен только при посредстве весьма высоких формул: ( Si02) n ( H20) m, где и становится все больше и больше, чем т, и, наконец, когда т превращается по отношению к п в 0, получается безводный кремнезем. В доказательство того, что гидраты кремнезема имеют действительно вышенаписапный состав, служат и искусственные гидраты, получаемые чрез разложение растворимого стекла кислотами. Известен, конечно, гидрат Эбельмена, получающийся при действии влажности на кремневый эфир и имеющий определеленный состав Si ( OH) 2, но этот гидрат до сих пор мало исследован и, может быть, образует новое видоизменение. [32]

Схема строения ( А и модель пакета ( Б кристаллической решетки монтмориллонита. [33]

Например, кремний может замещаться алюминием, а алюминий магнием. Возникающие в результате таких замещений отрицательные заряды могут компенсироваться любыми другими катионами. Этим обусловливается способность глинистых минералов к поглощению катионов из почвенного раствора. Наряду с кристаллическими силикатными и алюмосиликатными минералами в состав минеральной части почвы входят и аморфные вещества. Аморфные осадки гидратов полуторных окислов и гидратов кремнезема появляются при выветривании и разрушении первичных минералов. Постепенно теряя воду, они могут кристаллизоваться, гидрат кремнезема переходит во вторичный кварц, а из гидратов алюминия и железа образуется гидраргиллит ( А1203ЗН20), бемит ( А1203Н20), гетит ( FezOsHaO), лимонит ( 2Fe2033H20) и другие. [34]

Ортокислота могла бы рассматриваться как ангядрокислота, считая Р ( НО) 5 за полный гидрат, если бы существовал РН5, но так как вообще нормальные гидраты отвечают существующим водородистым соединениям с прибавкою до 4 атомов кислорода, то РНЮ4 есть нормальная кислота, как 5НЮ и С1НО4, но HNO3, СН2О3 суть метакислоты или высшие нормальные NH3O и СНЮ4, с потерею частицы воды. Для того чтобы видеть отношение между орто -, пиро - и метафосфорными кислотами, прежде всего следует заметить, что в них ангидрид Р2О5 соединен с 3, 2 и I частицами воды. За отсутствием сведений о весе частицы орто - и пиро-фосфорной кислот, необходимо указать на то, что все сведения о метафос-форной кислоте показывают ( доп. Разъяснения вопросов, здесь представляющихся, мне кажется возможно ждать только чрез подробное изучение явлений полимеризации минеральных веществ и тех сложных ( комплексных) кислот, пример которых мы далее ( гл. Подобный же случай, вероятно, представляет растворимость гидрата кремнезема ( происходящего при действии SiF на воду) в сплавленной метафосфорной кислоте, причем происходит, по охлаждении, образование октаэдрических кристаллов ( уд. [35]

Схема строения ( А и модель пакета ( Б кристаллической решетки монтмориллонита. [36]

Этот хотя и медленно, но растворяется вполне в растворах нагретых щелочей. Это последнее свойство принадлежит всякому безводному кремнезему, имеющему уд. Плавиковая кислота легче превращает первый в SiF1, чем второй. При сплавлении со щелочами, оба изменения кремнезема, взятые в виде порошка, легко соединяются с основаниями, образуя стеклообразный сплав, который есть не что иное, как соль, отвечающая кремнезему, как кислоте. Для получения такого растворимого стекла сплавляют поташ или соду, или лучше смесь их обоих ( смесь легкоплавче) с мелкораздробленным песком; еще лучше и полнее насыщение щелочей кремнеземом совершается при действии растворов щелочей на гидраты кремнезема, встречающиеся в природе, напр. Трепел, или трипел, употребляется для полирования не только вследствие значительной твердости кремнезема, но также, отчасти, и вследствие того, что микроскопические формы панцырей низших животных представляют заостренные формы, но, однако, не угловатые и потому не царапающие металлов, как то производит песок. Чтобы получить наибольшее содержание кремнезема, к такому раствору должно прибавлять при нагревании гидрата кремнезема; для того же, чтобы получить этот гидрат, достаточно взять какой бы ни было раствор, содержащий кремнезем и щелочь, и прибавлять к этому раствору мало-по-малу кислоты, напр. [38]

В природном кремнеземе два его видоизменения выражены явно. Опалы и трепел ( инфузорная земля) имеют уд. Халцедоны и кремни ( окрашенные кварцевые желваки в водных породах), агат и тому подобные виды кремнезема, несомненно, водного происхождения, даже содержащие еще некоторое количество воды, имеют уд. Это же видоизменение кремнезема пропитывает иногда клетчатку дерева и определяет одну из обычных форм окаменелого дерева. Растворяя в плавиковой кислоте, можно из него извлечь кремнезем, и остается клетчатка, явно показывающая, что кремнезем в растворенном виде проник в клетки, отложил гидрат, и он, теряя воду, дал кремнезем уд. Кварцевые сталактиты некоторых пещер, очевидно, того же водного происхождения и, однако, имеют уд. Так как среди халцедонов часто находятся кристаллы аметиста и так как Фридель и Сарразен ( 1879) получили искусственно кристалл горного хрусталя при нагревании в замкнутом сосуде растворимого стекла с избытком гидрата кремнезема, то несомненно, что сам горный хрусталь может образоваться водным путем из студенистого гидрата. Хрущов получил его прямо из растворимого кремнезема. Поэтому такой гидрат может образовать как видоизменение уд. Все это выражается, признав кремнезем диморфным, причину чего, повидимому, должно искать в различной мере полимеризации. [39]

Это очень поучительный пример в том отношении, что здесь временем разделены между собою два единовременно развивающихся процесса: химический и физический; последний процесс сказывается в виде ясного понижения температуры. Во множестве других случаев оба процесса идут единовременно, и мы ощущаем только разность тепла, выделяемого и поглощаемого. Действуя на спирт, хлористый кремний дает кремневый эфир. Эго вещество кипит при 160, имеет уд. Кроме этого эфира, при действии хлористого кремния на безводный спирт образуется еще и другой эфир, а именно перегоняющийся выше 300; уд. Как есть возможность судить по солям о гидратах, так точно и еще с большим правом это можно делать с эфирами. Состав эфира соответствует составу кислоты, в которой водород замещен углеводородным остатком спирта, напр. А потому можно с уверенностью утверждать, что существуют по крайней мере два вышеупомянутые гидрата кремнезема. [41]

Эта последовательность в потере воды гидратами не есть явление отрывочное; оно вполне отвечает и тем, хорошо исследованным, стр. Если мы приравняем кремнезем, как ангидрид окиси этилена, то для гидратов этих обоих веществ получим одинаковую общую формулу Ап ( Н20) гдеп изменчиво и может быть очень велико. На полигликоли образуются только с трудом и не переходят непосредственно в окись этилена. Между свойствами полигликолей и свойствами окиси этилена существует громадное, физическое различие: полигликоли суть тела трудно летучие, окись этилена есть вещество легко кипящее, тогда как здесь для кремнезема между гидратами с малым содержанием воды и ангидридом нет различия ни по физическим свойствам, ни в способе образования. Переход полигликолей в окись этилена невозможен непосредственно, потому что в политликолях заключается поли-меризованная форма окиси этилена. Нужно накаливание, необходимо разрушение частицы, тогда происходит перемена в свойствах. Здесь для кремнезема этого вовсе не замечается. Природа показывает, что такой переход совершается и при обыкновенных условиях с течением времени и в этом отношении было бы важно исследовать искусственные гидраты кремнезема относительно способности их терять воду. Должно думать, что гидраты кремнезема будут терять в сухом воздухе мало помалу свою воду и превращаться в гидраты все более и более бедные водою. [42]

Согласное с общепринятым, выражение состава кремнекислых соединений, как металлических производных, отвечающих кислотам, как гидратам, приносит мало пользы изучению разнородных кремнеземистых соединений. Для понимания этого полезны те факты, которые добыты при исследовании соединений гликоля. Гликолем называется соединение состава С2Н6О2, отличающееся от обыкновенного спирта С2НЮ только лишним паем кислорода. Для гликоля изучено образование так называемых поли-гликолей. Чтобы понять их происхождение, достаточно знать, что гликолю, как гидрату, соответствует ангидрид состава С2Н4О, называемый окисью этилена. Это будет С2Н6, в котором два водорода замещены паем кислорода. Эти неполные ангидриды гликоля или полигликоли заключают водные остатки и потому обладают спиртовым характером в той же мере, как и самый гликоль. Важнее же всего в теоретическом отношении то обстоятельство, что эти полигликоли способны перегоняться, не распадаясь, и та общая формула, которая нами приведена выше, выражает действительный их частичный состав. Значит, здесь происходит прямое соединение ангидрида с гидратом и притом несколько раз. Когда п 1, получается гликоль, когда п более 1, - полигликоли. Таково же отношение солей и гидратов кремнезема к кремнезему, если чрез А означим кремнезем и если представим, что и Н2О может быть взята т раз. Такое представление о полнкремневых кислотах совпадает с представлением о полимерности кремнезема. [44]

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. [45]

Страницы: 1 2 3