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硅酸(用作乾燥劑催化劑等)(Silicic acid)別名含水二氧化硅、矽酸,化學式為H2SiO3,是一種弱酸。

硅酸鹽在水溶液中有水解作用。游離態的硅酸,包括原硅酸(H4SiO4)、偏硅酸(H2SiO3)、二硅酸 (H2Si2O5),酸性很弱。偏硅酸的電離平衡常數K1=2×10-6(室溫),正硅酸在pH=2~3的範圍內是穩定的,不過若將過飽和的H4SiO4溶液長期放置,會有無定形的二氧化硅沉澱,為乳白色沉澱,並以膠態粒子、沉澱物或凝膠出現。凝膠中有部分水分蒸發掉,可得到一種多孔的乾燥固態凝膠,即常見的二氧化硅凝膠。這種硅酸凝膠具有強的吸附性,可用來作吸潮乾燥劑、催化劑,或用作其他催化劑的載體。[1]

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儲存條件

保持貯藏器密封、儲存在陰涼、乾燥的地方,確保工作間有良好的通風或排氣裝置。

存放於陰涼乾燥處,避免受潮。脫附加熱的溫度控制在120~180℃為宜,對於藍膠指示劑、變色硅膠、藍色硅膠則控制在100~120℃為宜。

研究簡史

硅酸鹽(英文:silicate)是一類化學化合物,由硅(Si)和氧(O)元素組成,通常還包含其他金屬或非金屬元素。硅酸鹽在自然界中非常常見,包括石英、長石、雲母、石灰石等。這些礦物在地球的岩石、沉積物和土壤中廣泛存在。硅酸鹽和氧化物在常溫下通常是絕緣體。由於絕緣體的大能隙可以被熱克服,硅酸鹽礦物可以在相應的高溫下作為半導體,並且在光學、化學、生物等領域中有重要的作用。

硅酸鹽是一類廣泛存在於自然界中的化合物,包括許多重要的礦物質和岩石。硅酸鹽的發現和研究歷史非常悠久。硅酸鹽最早的發現可以追溯到古代希臘和羅馬時期。古代希臘和羅馬人已經發現一些硅酸鹽礦物,如石英和石灰石,並將其用於建築和工藝品製作中。在17世紀,歐洲的化學家開始研究硅酸鹽的化學性質,如洛瑞斯(Nicolas Lémery)在他的《化學基礎》("Traité de l'Chymie")一書中首次描述了硅酸鹽的性質。1在19世紀,隨着化學分析技術的進步,科學家們開始更加深入地研究硅酸鹽的性質。英國化學家托馬斯·格雷厄姆(Thomas Graham)在1825年發現,硅酸鹽在強烈的酸性條件下可以被分解成二氧化硅和一種新的酸性氧化物。這個氧化物後來被稱為硅酸。在1830年代,法國化學家安德烈·昂貝托·安德烈·安普爾(André-Amédée Angot)和讓-巴蒂斯特·貝爾塔隆(Jean-Baptiste Biot)研究了許多天然礦物,並發現了一些新的硅酸鹽礦物,如雲母和角閃石。他們還發現,一些含有硅酸鹽的岩石可以在強酸中溶解,並在溶液中形成硅酸。這些研究對於理解岩石和礦物的形成和演化過程非常重要。

在20世紀,隨着化學分析技術和材料科學的發展,硅酸鹽的研究變得更加深入和全面。許多新的硅酸鹽礦物被發現,如透輝石、橄岩和輝石等。同時,人們對硅酸鹽的結構和性質有了更深入的了解,例如硅酸鹽玻璃的製備和應用,硅酸鹽的晶體結構和物理性質等。

理化性質

物理性質 硅酸為玻璃狀無色透明的無定形顆粒,相對密度為2.1~2.3,難溶於水和醇。硅酸有多種分子構成,如二硅酸(H2Si2O5)、偏硅酸、原硅酸(Si(OH)4或H4SiO4)等,一般使用的硅酸為穩定的偏硅酸H2SiO3。

計算化學數據

1、 氫鍵供體數量:4

2、 氫鍵受體數量:4

3、 可旋轉化學鍵數量:0

4、 拓撲分子極性表面積(TPSA):80.9

5、 重原子數量:5

6、 表面電荷:0

7、 複雜度:19.1

8、 同位素原子數量:0

9、 確定原子立構中心數量:0

10、 不確定原子立構中心數量:0

11、 確定化學鍵立構中心數量:0

12、 不確定化學鍵立構中心數量:0

13、 共價鍵單元數量:1

化學性質 不溶於酸(溶於氫氟酸),溶於苛性鹼溶液。和硅膠相比含有較多羥基,是一種高純試劑硅膠。加熱到150℃分解為二氧化硅。

硅酸化學性質穩定,除強鹼、氫氟酸外不與任何物質發生反應,與氫氟酸激烈反應並分解。

二氧化硅不與水反應,即與水接觸不生成硅酸,但人為規定二氧化硅為硅酸的酸酐。

製備方法

工業製備 1、鹽酸法將細孔球形硅膠用鹽酸浸泡4~6h後用純水洗滌,烘乾72h以上,用純水洗滌後,再在70~80℃二次烘乾,製得硅酸;

2、在硅酸鈉溶液中加入酸與電解質,攪拌下反應生成硅酸凝膠,再經老化、洗滌、乾燥、活化製得硅膠。不同的原料配比及工藝條件可製得不同規格的產品;

3、在硅酸鈉溶液中加入酸及一定量電解質,在攪拌下反應生成硅酸凝膠,再經老化、洗滌乾燥活化製得硅膠。採用不同原料配比及工藝條件可製得不同規格的產品。

實驗室採用水玻璃(硅酸鈉)和鹽酸反應或者硅酸鈉和二氧化碳和水反應製得硅酸膠體。

化學方程式:Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓

電離平衡常數:K1=2.2*10-10(30℃)

應用領域

用於氣體及蒸汽的吸附,油脂、蠟的脫色,催化劑及其載體的製備。

用於生產鎢絲的溶劑,分析化學上的化學試劑、接觸劑和色譜分離的吸附劑,製造硅膠和硅酸鹽的原料。

在分析化學中能將不溶性氟化物如氟化鈣、氟化鋁轉化為可溶性溶液,進行氟的測定。

毒理危害

硅酸本身酸性很弱,但硅酸鹽是一種常見的無機化合物,被廣泛應用於工業、建築和醫學等領域,長期接觸高濃度的硅酸鹽顆粒或塵埃可能對人體健康產生不良影響。

參考來源