硅酸和硅酸盐
铜臭 / 2022-07-29
二氧化硅与不同比例的碱性氧化物共熔可得著甲确定组成的化合物，其中最简单的是偏硅酸和重硅酸盐。
每个碱性氧化物与2、3、4等个SiO₂化合所生成的硅酸盐称为二硅酸盐、三硅酸盐、四硅酸盐等。一般地說，这类的盐称为多硅酸盐。
1.硅酸
硅酸是很弱的酸，电离度极小: K₁約为10⁻⁹，K,約为10⁻¹²。它的溶解度也极小，因而很容易从溶解的硅酸盐内被其他的酸，即使是很弱的酸，代换出来。
在硅酸盐中，仅碱金屬盐溶解于水。若干不溶解的硅酸盐于加强酸后似乎溶解，这是由于分离出来的硅酸形成硅酸凝胶，但多数硅酸盐不为强酸所分解而仅与氫氟酸起作用，因为硅有与氟化合的强烈趋势。所有的硅酸盐皆与熔化的碳酸鈉发生复分解作用而产生硅酸鈉，有时有二氧化碳放出:
MgSiO₃+Na₂CO₃=MgCO₃+Na₂SiO₃
KAISi₃O₈+3Na₂CO₃=3Na₂SiO₃+KAlO₂+3CO₂
碱金屬硅酸盐的溶液显强碱性，因为硅酸盐在其中有强烈的水解作用。硅酸鈉的水解作用可以下式表示:
Na₂SiO₃+2H₂O⇔NaH₃SiO₄+NaOH
水解所形成的硅酸氫鈉很容易聚合成二硅酸鈉:
2NaH₃SiO₄⇔Na₂H₄Si₂O₇+H₂O
溶液愈稀，生成二硅酸盐愈多，并可进而形成多硅酸盐。
2.硅酸溶胶和凝胶
加酸于硅酸盐溶液，立即产生硅酸。硅酸在純水内的溶解度很小，但所产生的硅酸并不随即沉淀出来，而先暂时存在于溶液中，程相当时間后始发生架凝作用。这是因为起初生成的硅酸为单分子，可溶于水，这些单分子因情况的不同或快或慢地进行聚合作用，逐淅变为双分子聚合物，三分子聚合物，最后变为完全不溶解的多分子聚合物。虽然至部硅酸可以变为不溶于水的高聚分子，但不一-定有沉淀产生，因为硅酸很容易形成胶体溶液，此胶体溶液称为硅酸溶胶。加电解质于稀的硅酸溶胶内，則得粘浆状的硅酸沉淀，若溶胶的淩度較高，則产生硅酸凝胶。适当濃的硅酸盐溶液，于加酸后，可直接变为汇胶。硅酸凝胶含水量高，軟而透明，有彈性。加以干燥，使之脱水，則得硅酸干胶。由于硅酸干胶有高度的多孔性，故与活性炭相同，有很高的吸附能力，因此在蒸气的回收、石油的精炼和催化剂的制备等方面，它的用途日盆增多。
硅酸凝胶用氯化鈷溶液浸透后，再加干燥所得的干胶(藍色)，在实验室内用作气体干燥剂。随者吸湿能力的减小，干胶的颜色由藍变为粉红色。干胶程加热后，即可恢复吸湿能力。
3.碱金屬的硅酸盐
硅酸第(称为水玻璃)的工业制法是将石英砂与碱或与硫酸鈉 及木炭共熔(一般配料是每克分子 Na₂O配3-5 克分子SiO₂)。所得玻璃块状产物，由于铁盐杂质的存在，常显灰色或缘色，然后用水汽处理使之溶解。市售溶液多为粘稠液体，含SiO₂与Na₂O的比率一般为3.3，故水陵璃实际上为多维酸钠。水波璃溶波用于纸强上胶，蛋类保护，木材和藏物的防火的处理，接合剂和胶结剂的制造以及建筑地基的加固等等。粉状水玻璃用作肥息的填料。水玻璃溶波难以长远保存，放置过久，即逐渐分解而有硅酸析出。
硅酸是由石英粉与碳酸共熔或新沉淀的硅酸与适量的氩氧化钢反应面制得的:
SiO₂+Na₂CO₃=Na₂SiO₃+CO₂
SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O
从熔化物结为晶体，熔点1088°C。从水溶液内秸晶，所得水合物 有Na₂SiO₃·5H₂O, Na₃HSiO₄·5H₂O等，可用作軟水剂和除垢剂。
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