ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Гидроксилированная поверхность

Так как атомы кремния на поверхности аморфного кремне­зема находятся по определению не точно в регулярном геомет­рическом порядке, то очевидно, что гидроксильные группы, при­соединенные к соответствующим атомам кремния, не будут в точности на равном расстоянии друг от друга (рис. 6.1).' Сле­
довательно, не все гидроксильные группы эквивалентны по своему поведению в отношении адсорбционных явлений или хи­мических реакций.

Н

НоО

TOC \o "1-3" \h \z ® Рч © П2'

/Н *V /HVH

9 I 7nV І Поверхность

-Si г--------- >Si — ru S-. - - Sir--------------

О71^о/|Чо с/Iчо I 0 ,

0 0 0 0

t

Выше 175° С

©

Н н и н

/• \ / \ /• /

0 0 0 0 о

1 I I I / N

Поверхность

—Si—Si—Si—Si----- Si—Si—

0 0 0

О'о'о'о' 0 ~

0%°

®

HO OH 0

©

H Si H n-Si-n

ООО О ~

9 Поверхность Si-Si—Si Si

— Si - _ -

0 0 0 0

О 0

/ \ J - Si — Si------------------ Si -

/ l\/l\ /|\ / I \ / I 0 ' 0 1 0 k 0 " 1

®

A?\u,/9 Поверхность ■Si— Si— Si-— Si

О О 1 О 1 О 1 О 1 О 1 о ' о и О О 0и О 0 о о и

Рис. 6.1. Схемы расположения возможных типов гидроксильных групп на по­верхности аморфного кремнезема. а — смежные, расположенные рядом (вицинальные), гидратированные; б — смежные (вйцинальные), безводные; в — силоксановые группы, дегидратированные; г — гидрокси­лированная поверхность; д — одиночная (свободная) гидроксильная группа; е — парные и строенные гидроксильные группы; ж — смежные, взаимно связанные водородными

Связями.

Примечание. Типы групп е и ж, вероятно, не существуют на высушенной поверх­ности.

Кроме того, можно представить, что в водном растворе до­полнительные молекулы монокремневой кислоты могут конден­сироваться на поверхности, причем к атомам кремния могли бы присоединиться две или даже три гидроксильные группы (как это показано на рис. 6.1 в положениях е и ж). Хотя существо­ванием таких групп, как было постулировано, объясняются не­которые данные, вероятно, что они впоследствии конденсируются и на высушенной поверхности остаются только SiOH-группы.

При высушивании кремнезема молекулы воды, связанные во­дородной связью, как показано на рис. 6.1, удаляются при обыч­ной температуре в вакууме или при 150°С на воздухе.

Концентрация силанольных групп, силанольное число, т. е. число гидроксильных групп, находящихся на единице поверхно­сти, было предметом многих исследований и дискуссий.

Белякова и др. [6] нашли, что концентрация силанольных групп оказывалась примерно одинаковой для различных типов

Гидроксилированная поверхность

Рис. 6.2. Факторы, влияющие на число гидроксильных (силанольных) групп, находящихся внутри и на поверхности первичной частицы кремнезема и спо­собных образовывать молекулы воды. а — подповерхностная гндрокснльная группа искривляет поверхность, что способствует появлению на ней парных и строенных силанольных групп; б — гидроксильная группа, расположенная вблизи поверхности, удерживается более прочно и поэтому вызывает увеличение числа групп на единице поверхности; в — число гидроксильных групп на частицах кремнезема очень небольшого размера (менее 100 нм) в расчете на единицу поверхности понижено; г — гидроксильные группы на частице большего размера распо­лагаются ближе друг к другу и способны образовывать более прочно удерживаемые пары гидроксильных групп, связанных между собой водородными связями.

Кремнезема. С другой стороны, довольно различающиеся резуль­таты были сообщены другими исследователями. Как указали Дубинин, Беринг и Серпинский [22] в 1964 г., на поверхности образцов аморфного кремнезема, полученных различными пу­тями, упаковка тетраэдров, состоящих из атомов кислорода и одного атома кремния, не является регулярной и может изме­няться. Когда частицы кремнезема образуются в воде, то на число ОН-групп можно воздействовать несколькими путями, как это показано на рис. 6.2;

1. Подповерхностные неконденсированные «захороненные» SiOH-группы, расположенные ниже поверхности силоксановой

Сетки, увеличивают искривления иа поверхности. Когда они на­ходятся более глубоко в объеме, то могут быть удалены только при высокой температуре.

2. Некоторые SiOH-группы могут быть расположены как раз в пределах поверхности, поэтому они увеличивают среднюю плотность упаковки ОН-групп на единице поверхности, как это показано на схеме б.

3. На частицах с очень небольшим радиусом кривизны на­личие искривлений с положительным радиусом приводит к тому, что SiOH-группы удерживаются на большем расстоянии друг от друга, так что могут образовывать более слабые водородные связи между собой. Поэтому такие группы удаляются более легко при повышенной температуре, как это имеет место в слу­чае в по сравнению с г.

4. В зазорах — в точках контакта между частицами, где имеется отрицательный радиус кривизны, например в микропо­рах,— поверхностные ОН-группы, наоборот, расположены ближе друг к другу, и поэтому дегидратация более затруднена.

5. В частицах, образованных при низкой температуре и низ­ком значении рН из еще меньших по размеру частиц путем их агрегации, имеются микропоры или субмикропоры, как это опи­сано в гл. 4, с гидроксилированными поверхностями, в которых сильно удерживается вода. Величина таких поверхностей не из­меряется методом БЭТ из-за того, что молекулы азота не могут проникать в микропоры, и поэтому концентрация ОН-групп на квадратный нанометр кажется аномально высокой.

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.