二、实验研究

1.硅酸是二元弱酸(K₁=2×10^-10，K₂=1×10^-12)，酸性比碳酸还要弱。在可溶性的硅酸盐(硅酸钠、硅酸钾)溶液里加入强酸(盐酸、硫酸等)可得到硅酸。制备硅酸的反应比较复杂，反应先生成正硅酸(H₄SiO₄)，然后转化为硅酸溶胶，若硅酸溶胶浓度大，可在一定条件下转化为硅酸凝胶。硅酸脱水可生成焦硅酸(H₆Si₂O₇)及其他多硅酸。

将硅酸凝胶脱水(加热)，可得到白色透明的多孔性固体硅胶。硅胶对极性物质有较强的吸附作用，常用作干燥剂和吸附剂，也可作为催化剂的载体。

2.硅酸钠与盐酸反应可能出现三种情况:

(1)形成稳定的溶胶;(2)形成不稳定的溶胶;(3)生成凝胶沉淀。在实验过程中溶液的浓度、温度、反应混合溶液的酸碱度(pH)、试剂添加的顺序等，对产物都有很大的影响。

3.反应混合溶液的酸碱度(pH)对产物的影响都很大，经实验研究有下列规律:

(1)当混合溶液的pH为3～5时，可得到是室温下稳定的硅酸溶胶;加热该硅酸溶胶也不易凝聚，难以形成硅酸凝胶。如果再缓慢继续向该溶液里加入硅酸钠溶液，当pH调到约为8～9时，则有白色胶状硅酸凝胶沉淀。

(2)当混合溶液的pH为6～7时，可以得到不稳定的硅酸溶胶。用这种硅酸溶胶做丁达尔胶体实验，现象很明显。将该硅酸胶体稍稍加热，就会立即得到白色胶状硅酸凝胶沉淀。

(3)当混合溶液的pH为8～9时，迅速生成稳定的硅酸溶胶，这种溶胶迅速凝聚，很快将整个混合物凝结成一种果冻的胶状物质。

(4)硅酸钠是强碱弱酸盐，它能与强酸(盐酸、硫酸)、H₂SO₃，H₂CO₃等反应，生成酸性更弱的硅酸。硅酸钠溶液显强碱性，它也能与显酸性的盐(NH₄Cl，AlCl₃等)溶液发生水解反应，生成硅酸沉淀。

硅酸钠、碳酸氢钠溶液都显碱性，它们之间也能反应生成硅酸沉淀，这是因为硅酸钠溶液里的SiO₃^2-只能水解，而碳酸氢钠里的HCO₃^-既能水解又能电离:

SiO₃^2-+H₂O=HSiO₃^-+OH^-     Kh₁=1.0×10^-2

HSiO₃^-+H₂O=H₂SiO₃+OH^-     Kh₂=5.0×10^-3

HCO₃^-+H₂O=H₂CO₃+OH^-       Kh₂=2.3×10^-8

HCO₃^-+H₂O=H₃O⁺+CO₃^2-       K₂=5.6×10^-11

　　硅酸根离子的水解程度比碳酸氢根的水解程度大得多，硅酸根水解生成的氢氧根离子抑制了碳酸氢根的水解，迫使碳酸氢根电离，从而促进了硅酸钠和碳酸氢钠溶液反应，生成了硅酸沉淀。

(5)在制备硅酸溶胶、凝胶时可以不断准确控制好溶液的酸碱度(pH)，以生成溶胶或生成硅酸凝胶。通常是先制备稳定的硅酸溶胶(pH为3～5)，再逐滴加入少量硅酸钠溶液，制备不稳定的硅酸胶体(pH为6～7)，稍稍加热，或再加入几滴硅酸钠溶液，就会立即转化为硅酸溶胶。

若要制备硅酸凝胶，可在硅酸钠溶液里加1滴～2滴酚酞溶液，溶液显红色，然后加入酸性物质(HCl，H₂SO₄，SO₂，CO₂，NH₄Cl，AlCl₃等)待红色消失或接近消失时，迅速形成透明果冻状硅酸凝胶。这种方法操作简单，迅速准确，现象明显，效果好。

本文作者：蒯世定  刘怀乐

上一页  [1] [2]