ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Энергия поверхности раздела

Одной из проблем, возникающих при расчете растворимости небольших частиц, является отсутствие точных данных о поверх­ностной энергии. Имеется лишь немного веществ, для которых была бы измерена растворимость однородных по размеру частиц с диаметром менее 100 А. Согласно Уолтону [174], такие требо­вания ранее были недостижимы, однако недавно, используя ме­тод радиоактивных индикаторов и электронную микроскопию, удалось провести подобные измерения на частицах сульфата стронция, из которых была подсчитана энергия поверхности раз­дела твердое тело—вода, оказавшаяся равной 84 + 8 эрг/см2.

В случае аморфного кремнезема, по данным Александера, Z?= 1,1-10~6 кал/см2, или 46 эрг/см2. Для своих вычислений Айлер [175] использовал как значение 80 эрг/см2, основанное на некоторых предварительных экспериментальных данных, так и значение 133 эрг/см2, рассчитанное из данных по поверхностному натяжению стекла, экстраполированных до нулевого содержа­ния щелочи [176]: из значения 275 эрг/см2 вычиталась энергия смачивания водой силоксановой поверхности (142 эрг/см2).

Для кварца энергия поверхности раздела составила 416 эрг/см2 (из поверхностной энергии кристалла 980 эрг/см2 [177] вычиталась теплота смачивания 564 + 16 эрг/см2 [178]).

Как уже обсуждалось выше при рассмотрении термодина­мики кремнеземных систем, расчеты, основанные на имею­щихся в настоящее время в литературе данных, приводят к на­хождению небольших разностей между большими величинами, и, следовательно, по интересующему вопросу можно сказать только то, что энергия поверхности раздела системы SiOH—Н2О невелика и составляет приблизительно 50—100 эрг/см2.

Некоторые предварительные эксперименты, выполненные позже Айлером, привели к результатам, представленным на рис. 1.10а и 1.106. Кривая А была получена на коммерческих, приготовленных из одинаковой марки силиката натрия золях кремнезема, но отличавшихся температурой приготовления и возможным содержанием следов примесей. Кривая В получена на золях, состоящих из очень небольших по размеру частиц, ко­торые готовили полимеризацией чистой кремневой кислоты в те­чение различных интервалов времени при рН 8 и 25°С с после­дующей стабилизацией при рН 2,2 и старением до постоянной концентрации мономера.

Размер частиц рассчитан на основании значений удельных поверхностей, определенных методом титрования, при допуще­нии, что частица представляет собой безводный кремнезем Si02. Значения энергии поверхности раздела подсчитывались из на­клонов линий Л и В с использованием уравнения

Е = 0,1754ГЙ lg

И оказались соответственно равными 54 и 46 эрг/см2.

Ввиду разброса точек линии А вполне возможно, что ее на­клон (рис. 1.106) мог бы быть таким же, как и наклон прямой В, и, следовательно, в обоих случаях для Е был бы получен результат, равный значению 46 эрг/см2, ранее сообщенному Александером.

Различия между двумя рассмотренными группами золей за­ключаются в том, что при изготовлении коммерческих золей (кривая А) рост частиц происходил при температурах выше 80°С, тогда как частицы, полученные в процессе старения крем­невой кислоты (кривая В), росли при более низких температу­рах и, вероятно, были более объемно-гидратированными за счет удерживаемых силанольных групп.

Таким образом, надежные значения энергий поверхности раз­дела как для аморфного кремнезема, так и для кварца еще не определены, и их необходимо получить.

Так как энергия поверхности раздела системы кварц—вода может составлять до 416 эрг,/см2, то частицы кварца размером 10 нм могут иметь растворимость 0,0028 %, а частицы размером

Знм —0,0093 % [18].

1

1 _

I 1 1 1

III] 1 \

\

А

/

/

/ Ж

' cSr

А/

ST /

1

1

Рис. 1.10а. Зависимость растворимости аморфного кремнезема в воде от раз­мера частиц при рН 8 и 25 °С. А — частицы приготовлены при 80—100 °С, В — частицы приготовлены при 25—80 °С. хЮ"4

500 400

300 200

100

О 0,5 1,0

(Диаметр частиц, нм)-1

Рис. 1.106. Зависимость величины логарифма растворимости аморфного крем­незема в воде от обратной величины размера частиц-при рН 8 и 25 °С.

1000

О

Энергия поверхности раздела

12

2 4 6 8 10

Диаметр частиц, нм

О

А — частицы приготовлены при 80—100 °С, В — частицы приготовлены при 25—50 °С. 6 Заказ № 200

ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Реакционноспособный кремнезем

Высокие значения удельной поверхности и скорости раство­рения аморфного кремнезема позволяют проводить необходимые реакции при значительно более низких температурах, чем это требуется для измельченного в порошок кристаллического крем­незема. Повышенная химическая реакционная …

Гидрофильные покрытия на кремнеземе

Для некоторых применений желательно, чтобы поверхность кремнезема или стекла смачивалась водой. Но в то же время должны отсутствовать различные характерные ионные, гидро­фобные или водородные связи, которые возникают при адсорб­ции органических …

Наиболее ранние биологические формы

Несомненно, что наиболее древними ископаемыми остатками живых организмов являются сине-зеленые водоросли, обнару­женные в виде включений в шерте (микрокристаллическом кремнеземе), открытые Баргхорном и Тайлером [12] и в дальней­шем изученные многими исследователями …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.