ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Растворимость аморфного кремнезема

Любой образец аморфного кремнезема, погруженный в воду, показывает воспроизводимую равновесную растворимость. Од­нако, по литературным данным, значения растворимости для аморфных форм кремнезема лежат в широкой области: от 0,0070 до более чем 0,0150 % при 25°С. Такой разброс значений объясняется, очевидно, играющими значительную роль при про­ведении измерений различиями в размерах частиц и состоянии гидратации поверхности, а также присутствием следов приме­сей внутри частиц кремнезема или на их поверхности.

Интересно отметить, что в качестве основы для сравнения данных по растворимости выбираются образцы кремнезема, ча­стицы которых достаточно велики для того, чтобы размер частиц не оказывал влияния на результаты измерения.

Экстраполяция данных, полученных на частицах меньшего размера [152], показала, что растворимость образца массивного аморфного кремнезема составляет 0,0090 % для кремнезема, по­лученного из чистого силиката натрия, и 0,0060—0,0070 % для кремнезема из технического жидкого стекла, содержащего, ве­роятно, следы примесей, снижающих растворимость. Аналогич­ные экстраполированные значения растворимости приведены ниже (см. рис. 1.106).

Кварцевое стекло имеет точно такую же растворимость, что и другие разновидности аморфного кремнезема. Вследствие не­большой удельной поверхности порошка кварцевого стекла по сравнению с удельными поверхностями микроаморфных или коллоидных образцов кремнезема оценка величины равновесной растворимости кварцевого стекла вызвала затруднения у иссле­дователей. Штобер [144] нашел, что в 1 л раствора Рингера (0,9 % NaCl, 0,1 % NaHC03) при рН 8,4 и температуре 25°С для достижения равновесия требовалось по крайней мере 15 сут для образца кремнезема с суммарной величиной поверхности 20 м2 независимо от размера частиц. Установить состояние рав­новесия без применения такого раствора, имеющего оптималь­ное каталитическое действие, по всей вероятности, было бы не­возможным. Было найдено, что растворимость составляла около 0,0100 %.

Элмер и Нордберг [153] исследовали растворимость в азот­ной кислоте высокопористого кварцевого стекла, для которого значительно более быстро устанавливалось равновесие. Значе­ние растворимости в случае сильно разбавленного раствора азотной кислоты при рН 3 и температуре 36°С составило 0,0160 %, при 65°С —0,0260 % и при 95°С — 0,0400 %. Такую же растворимость имеет сухой технический силикагель при условии осторожного обращения с ним, чтобы не повредить образец в процессе эксперимента.

Было представлено несколько обзоров по растворимости аморфного кремнезема. Бауман в 1955 г. [154] пришел к заклю­чению, что различные виды аморфного кремнезема в области нейтрального значения рН имели одинаковую растворимость, причем растворенной разновидностью почти исключительно была мономерная кремневая кислота. В области рН 3—6 скорость растворения возрастала линейно с повышением рН. В том же году Краускопф [155] представил превосходный обзор по пре­дыдущим исследованиям растворения и осаждения кремнезема при умеренных температурах. Он подчеркнул существование признанных различий между такими разновидностями, как рас­творимый ионный и коллоидный кремнезем, увязав эти различия с поведением растворимости кремнезема в природных водах.