硅酸

硅酸是一种几乎不溶于水的二元弱酸，K1约为10-9，K2约为10-12。硅酸不能用二氧化硅和水直接反应制得，而是由硅酸盐与酸作用来制取。制得的硅酸，由于溶液的浓度不同，或者形成白色溶胶，或者成为凝胶状沉淀析出。硅酸也可缩合，形成多酸，可以所含水分的多少来加以区别。和各种硅酸盐相应的硅酸有正 (原) 硅酸H4SiO4(SiO2+2H2O)，偏硅酸 H2SiO3(SiO2+H2O)，三硅酸 H4Si3O8(3SiO2+2H2O)等。组成的通式为xSiO2·yH2O，式中x，y都是正整数。x>1的硅酸叫多硅酸。目前已确定的有正硅酸、偏硅酸、二硅酸H6Si2O7和三硅酸等。因为偏硅酸式子最简单，在反应中，一般把硅酸写成H2SiO3。如果把硅酸凝胶中所含的水经过干燥而脱去，则变为白色透明多孔性的固体物质，称为硅胶。它有很大的吸附能力，能吸收多种气体和蒸汽。因此，常用来作吸附剂、干燥剂和某些催化剂的载体。
以上信息由Chemicalbook的andy编辑整理。硅酸原称偏硅酸，化学式H2SiO3，式量78.10。白色无定形粉末，不溶于水。是一种二元弱酸，电离平衡常数K1=2×1010(室温)。天然硅酸以盐形式大量存在。不溶于盐酸、硫酸，溶于氢氟酸和氢氧化钾、氢氧化钠的碱溶液，生成硅酸钾K2SiO3或硅酸钠Na2SiO3和水。熔点为150℃(分解)。加热到150℃以上时分解为二氧化硅和水，二氧化硅是硅酸酐。

单分子硅酸可溶于水，为二元弱酸，在溶液中逐渐缩合形成不溶的多酸，得到一种胶体溶液，称“硅酸溶胶”，后者加电解质，或在适当浓度的硅酸盐溶液中加酸，则得硅酸凝胶，脱水后得多孔性固体，称“硅胶”。可用做气体和蒸气的吸收剂、催化剂或做其它催化剂的载体。由于二氧化硅不跟水化合，所以硅酸主要通过硅酸盐溶液跟强酸反应制得。硅酸亦称“水合二氧化硅”，化学结构通式为xSiO2·yH2O。无定形二氧化硅的水合物。目前被确认的硅酸有正硅酸H4SiO4(x=1、y=2)，偏硅酸H2SiO3(x=1、y=1)，二硅酸H2Si2O5(x=2、y=1)，焦硅酸H6Si2O7(x=2、y=3)。硅酸组成复杂，往往随生成条件而异。它们在水中的溶解度较小。可溶性硅酸盐稀溶液与酸作用制得正硅酸的不稳定水溶液：Na4SiO4+4HCl=H4SiO4+4NaCl，生成的单分子酸放置一段时间后逐渐缩合成多分子聚合物，称为硅酸溶胶(mSiO2·nH2O)，简称硅溶胶。工业上通常用离子交换法使水玻璃脱钠制取。它是半透明乳白色液体，市售商品中二氧化硅含量一般为20～30%，高的可达50%，胶粒直径为(1～2)×10-8米(有些粗到1. 3×10-7米)。高浓度硅溶胶通常需借助微量氧化钠保持其稳定性。硅溶胶是重要的催化剂载体材料。制作催化剂时，将活性组分的溶液与硅溶胶混合，经喷雾干燥制成微球状催化剂。硅溶胶还用作羊毛纺制过程中上浆的胶剂，以减少羊毛纤维的断头率。游离态的硅酸包括偏硅酸H2SiO3和二硅酸H2Si2O5，酸性很弱。偏硅酸的电离平衡常数K=2×10-10(室温)，其分子式实际应写成SiO2· nH2O，其中水分子数目视制备条件而定。仅能在0℃左右存在，受热或干燥时逐渐减少水分，在150℃时成为二氧化硅。将酸加入可溶性的硅酸盐溶液都可以得到硅酸。游离出来的单分子硅酸可溶于水，但在溶液中逐渐聚合成二分子、三分子，最后形成不溶解的多分子聚合物，得到一种胶体溶液，称作硅酸溶胶。如果硅酸盐浓度较大，则加酸后直接形成硅酸胶冻，脱水后得到硅酸凝胶。硅酸凝胶有较强的吸附性，广泛用于吸收各种蒸汽或气体及精炼石油等方面，并可用作催化剂的载体。它的另一种类型是正硅酸Si(OH)4或写作H4SiO4，电离平衡常数K=2.2×10-10(30℃)，也是一个弱酸，它的盐在水溶液中有水解作用。当pH在2—3的范围内是稳定的，但过饱和的H4SiO4长期放置会有无定形的SiO2沉淀，并以胶态粒子、沉淀物或凝胶出现，脱水后亦可得到硅酸凝胶。硅酸盐是指硅酸的盐类，实际是硅、氧及金属结合而成的化合物的总称。在地壳中分布极广，是构成多数岩石(如花岗岩)和土壤的主要成分。大都是晶体，可分为可溶于水和不溶于水的两大类。可溶于水的硅酸盐具有一般的组成，aM2O·bSiO2·xH2O (M为碱金属元素)。在可溶性硅酸盐中，最常见的是硅酸钠Na2SiO3，其水溶液叫水玻璃。它是弱酸强碱盐，水溶液显强碱性，化工生产中有时可代替烧碱使用，因而也称作泡化碱。水玻璃可用作粘合剂，防火涂料和蛋类防腐剂。除碱金属硅酸盐是可溶盐外，其他许多硅酸盐都是难溶的，而且结构也十分复杂。在自然界中分布很广，种类也繁多。长石、云母、石棉、滑石等都是最常见的天然硅酸盐。它们的化学式很复杂，一般认为，它们是酸性氧化物和碱性氧化物相结合的化合物。常用氧化物的式子来表示所组成的硅酸盐的化学式，如：
长　石 K2O·Al2O3·6SiO2或K2Al2Si6O16
白云母 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O或K2H4Al6(SiO4)6
高岭土 Al2O3·2SiO2·2H2O或Al2H4Si2O9
石　棉 CaO·2MgO·4SiO2或Mg2Ca(SiO3)4
滑　石 3MgO·4SiO2·H2O或Mg3H4(SiO3)4
泡沸石 Na2O·Al2O3·2SiO2·nH2O或Na2Al2(SiO4)2·nH2O
难溶硅酸盐中，也有一些是人工合成的，如硅铝吸附剂。由于硅氧原子间有牢固的化学键，硅酸盐具有良好的化学稳定性、机械强度、耐火度及较高的熔点。它们不仅是硅酸盐工业的主要原料，也是建筑工业的重要材料。
参考资料：林崇德,姜璐,王德胜 主编;王德胜 分卷主编.中国成人教育百科全书·化学·化工。玻璃状无色透明的无定形颗粒。相对密度2.1～2.3。溶于氢氟酸和苛性钾(钠)。不溶于水和醇。用于油脂和蜡的脱色。制造催化剂及催化剂载体。用作化学试剂和钨丝加工中的熔剂。将溶性的氟化物如钙、铝等转变为溶液，以测定氟。油类、脂肪等脱色剂，催化剂。盐酸法将细孔球形硅胶用盐酸浸泡4～6h后用纯水洗涤，烘干72h以上，用纯水洗涤后，再在70～80℃二次烘干，制得硅酸。