ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

СИЛИКАГЕЛИ И ПОРОШКИ

Рассматриваемые здесь формы кремнезема [3] представляют собой твердые вещества, имеющие величины удельных поверх­ностей более ~ 5 м2/г. По своему строению такие вещества могут быть чрезвычайно разнообразными: от больших по размеру твердых масс до субмикроскопических частиц, а по степени гидратации — от почти безводного кремнезема до пластичных, студенистых масс, содержащих 100 ч. воды на 1 ч. Si02. Общей чертой силикагелей и порошков является то, что они состоят из первичных кремнеземных частиц коллоидного размера, имеющих диаметр от 1 до 100 нм.

Структура геля кремнезема может быть представлена в виде связанной, жесткой трехмерной сетки из соприкасаю­щихся между собой частиц коллоидного кремнезема. Форми­рование кремнеземного геля путем полимеризации кремневой кислоты подробно рассматривалось в гл. 3, а его образование посредством агрегации частиц коллоидного кремнезема — в гл. 4.

Кремнеземный порошок может содержать небольшие гра­нулы геля кремнезема или сцепленные агрегаты, состоящие в свою очередь из частиц субмикронного размера, причем такие агрегаты соединяются вместе в чрезвычайно непрочные сетки. Теоретически порошок кремнезема может состоять из раздель­ных, дискретных кремнеземных частиц, но в том случае, когда диаметр частиц менее 100 нм, подобные частицы самопроиз­вольно слипаются вместе в рыхлые, неплотные агрегаты. И только когда дискретные частицы оказываются много боль­шими по размеру, т. е. их диаметр находится в интервале 5—50 мкм (5000—50 000 нм), когезионные силы становятся настолько слабыми, что частицы уже не притягиваются друг к другу и оказываются «пылящими» — при малейшем колеба­нии воздушной среды образуют «дым».

Имеются и такие типы кремнезема, которые можно пред­ставить как пограничные между силикагелями и порошками. В том случае, когда - связи между первичными коллоидными частицами очень слабы и способны легко разрываться при

Упаковка

Рис. 5.1. Схемы поперечных сечений различных структурных разновидностей

Силикагелей и порошков кремнезема. А—частицы малого размера, плотная упаковка, коалесценция слабая; В — частицы малого размера, открытая упаковка, коалесценция слабая, С — частицы большого раз­мера, плотная упаковка, коалесценция слабая, D — частицы большого размера; открытая упаковка, коалесценция слабая; Е — частицы большого размера, плотная упаковка, коалесценция сильная; F — частицы большого размера, открытая упаковка; коалесцен­ция сильная. Под коалесценцией понимается степень связывания двух частиц или их

Совместного формирования.

Механических воздействиях, такой кремнезем можно класси­фицировать как порошок. С другой стороны, когда коллоидные частицы - формируются в виде прочно связанной структуры, то кремнезем классифицируется как силикагель, несмотря на то, что размер гранул этого кремнезема может доходить до не­скольких микрон.

На рис. 5.1 схематически представлены такие меняющиеся величины, как размер частиц, плотность их упаковки, порис­тость, способность частиц к слипанию или же прочность агре­гирования.