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硅酸

一種弱酸

硅酸,化學式為H2SiO3。是一種弱酸,它的鹽在水溶液中有水解作用。遊離態的硅酸,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(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。

基本內容


中文名稱:硅酸
英文名稱:Silicic acid
硅酸
硅酸
中文別名:水合硅酸;活性硅絮凝劑;聚硅酸絮凝劑
英文別名:Silicicacid mesh for chromatography; metasilicic acid; Silicic acid; Caswell No. 734; Cubosic; EINECS 215-683-2; EPA Pesticide Chemical Code 072602; G 952; H-Ilerit; Hydrosilisic acid; K 320DS; K 60; K 60 (silicate); Mikronisil; Neoxyl ET; Polyorthosilicic acid; Polysilicic acid; Silica acid; Silica gel; Silicic acid hydrate; Silicon hydroxide; Silton TF 06; Sipernat 17; Sipernat 50; Sipernat 50S; Sipernat D 10; Sipernat S; Sizol 030; Vulcasil S/GR; Zeosil 45; Silicic acid (polyortho); pentahydroxydisiloxanyl trihydrogen orthosilicate (non-preferred name); oxosilanediol hydrate (1:1)
CAS號:7699-41-4;1343-98-2;12673-75-5;158296-67-4;245762-04-3;42615-48-5;511311-35-6;68373-08-0;84141-05-9;9063-16-5;98530-20-2
分子式:H4O4Si
分子量:96.1149

物性數據


1. 性狀:玻璃狀無色透明的無定形顆粒。
2. 密度(g/mL,25/4℃): 2.1-2.3
3. 相對蒸汽密度(g/mL,空氣=1):未確定
4. 熔點(ºC):未確定
5. 沸點(ºC,常壓):未確定
6. 沸點(ºC,5.2kPa):未確定
7. 折射率:未確定
8. 閃點(ºC):未確定
9. 比旋光度(º):未確定
10. 自燃點或引燃溫度(ºC):未確定
11. 蒸氣壓(kPa,25ºC):未確定
12. 飽和蒸氣壓(kPa,60ºC):未確定
13. 燃燒熱(KJ/mol):未確定
14. 臨界溫度(ºC):未確定
15. 臨界壓力(KPa):未確定
16. 油水(辛醇/水)分配係數的對數值:未確定
17. 爆炸上限(%,V/V):未確定
18. 爆炸下限(%,V/V):未確定
19. 溶解性:不溶於水,化學性質穩定,除強鹼、氫氟酸外不與任何物質發生反應。

存儲方法


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。

合成方法


實驗室製法

實驗室採用水玻璃(硅酸鈉水溶液)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(30℃)

工業製法

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,用純水洗滌后,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。
4.生產方法 硅酸結構式製備:鹽酸和硅酸鈉反應可生成硅酸(酸性強於硅酸的酸和硅酸鹽) 反應方程式:Na2SiO3+2HCl==2NaCl+H2SiO3↓ (強酸換弱酸) 電離平衡常數K1=2.2*10-10(30℃) 注意:硅酸是原硅酸脫水而生成的,原硅酸是Si(OH)4,或寫成H4SiO4,硅酸是H2SiO3 硅酸 鹽酸和Na2SiO3溶液起反應時生成白色膠狀沉澱,這種白色膠狀物沉澱叫做硅酸(H2SiO3) 工業上採用硫酸法。即將硅酸鈉與硫酸反應生成硅溶膠,經凝聚、洗滌、乾燥和濃鹽酸浸泡,再經洗滌、乾燥而得。

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。

主要用途


1.用於油脂和蠟的脫色。製造催化劑及催化劑載體。用作化學試劑和鎢絲加工中的熔劑。2.用作各種工業氣體乾燥劑及設備、儀器、藥品和食品等的防潮劑;在實驗室、工廠車間及公共場所用作空氣濕度調節劑及環境相對濕度指示劑;在水處理工業用作離子交換劑;在石油化工領域用於產品的精製分離和有機產品脫水精製;在苯酐、苯胺、順酐、丙烯腈和順丁橡膠等化工產品的生產中用作催化劑及載體;在大氣監測中用作有毒氣體的載體及色譜用載體等。3.用於各種工業氣體(如H2,O2,Cl2,SO2,CO2等)的乾燥;設備儀器家用電器藥品和食品等的防潮,實驗室工廠車間及公共場所的空氣濕度調節。用於石油化工產品的精製分離和有機產品的脫水精製;用作生產苯酐苯胺順酐丙烯腈和順丁橡膠等化工產品的催化劑及載體等。還用作鍋爐停用保護劑脫除水中多價有害元素的離子交換劑環境相對濕度指示劑大氣監測中有毒氣體的載體及色譜用載體等。
2. 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。

毒理學數據


多劑量毒性數據:小鼠吸入TCLo:680mg/m3/6H/2W-I
硅膠有很強的吸附能力,對人的皮膚能產生乾燥作用,

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

生態學數據


對是水稍微有危害的不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統,若無政府許可,勿將材料排入周圍環境。

性質與穩定性


是一種非晶態二氧化硅,呈透明色。硅膠無毒、無臭、耐酸、耐鹼、耐溶劑,熱穩定性好。
具有比表面積大,內部孔隙率高和吸附能力強等特點,是一種高活性吸附材料。其吸附氣體中的水分可達自身質量的50%,而在濕度為60%的空氣流中,微孔硅膠吸附水分的量也可達硅膠質量的24%。硅膠吸附水蒸氣后可通過熱脫附方式將水分除去獲得再生。各種型號的硅膠因其製造方法不同而形成不同的微孔結構。
因此,操作時應穿戴好工作服。若硅膠進入眼中,需用大量的水沖洗,並儘快找醫生治療。工作場所應注意通風,控制車間粉塵含量不大於10mg/m3。藍色硅膠常含有少量的氯化鈷,應避免與食品接觸。硅膠在使用過程中因吸附了介質中的水蒸氣或其他有機物質,吸附能力下降,可通過脫附加熱再生后重複使用。