ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Силикаты лития

Ионы лития по своему поведению в кремнеземных системах сильно отличаются от ионов натрия или калия. Напоминая до некоторой степени натрий и калий при обычной температуре, ионы лития приобретают некоторые из характерных особенно­стей кальция при температурах выше ~60°С. Таким образом, хотя раствор силиката лития и может быть приготовлен рас­творением аморфного кремнезема в LiOH при 20—40°С, но при нагревании такого раствора до более высоких температур из него будет снова выделяться силикат лития. Этот эффект об­ратим; удивительно видеть, как раствор при нагревании затвер­девает, образуя белую массу, но затем при охлаждении до 25°С в течение нескольких часов снова разжижается до одно­родного прозрачного состояния.

Одвей [57] в 1907 г. исследовал свойства силиката лития с молярным отношением Si02 : Li20 в интервале от 1:1 до 2,3 : 1 и отметил своеобразную обратимую нерастворимость при нагревании и охлаждении раствора. Даже и в 1952 г. Вейл [1] считал, что возможные значения концентраций и области со­ставов силиката лития по сравнению с силикатом натрия го­раздо более ограниченны. В 1969 г. Уэлдиз и Ланге [19] об­общили данные по свойствам имеющихся водных систем сили­ката лития.

Вероятно, только с 1950 г. был признан тот факт, что устойчивые растворы силикатов и полисиликатов лития можно готовить с любым желаемым отношением Si02 : Li20 и что та­кие растворы обладают полезными свойствами.

Различие между натрием и литием особенно явно прояв­ляется для концентрированных растворов силикатов лития с молярными соотношениями Si02: Li20 от 4:1 до 15 : 1 и выше. Такие растворы силиката лития прозрачны и вполне устойчивы при 25°С, хотя большинство аналогичных составов силиката натрия, как обсуждалось выше, либо превращается в гель, либо кристаллизуется. К тому же свойства концентри­рованных золей коллоидного кремнезема в литиевых системах заметно отличаются от свойств золей, стабилизированных ще­лочью NaOH. Особенно это наглядно проявляется на примере гораздо большей совместимости золей первого типа с органиче­скими растворителями, способными смешиваться с водой.

Раствор силиката лития невозможно приготовить растворе­нием соответствующего силикатного стекла. Поэтому такой рас­твор готовят растворением очень тонко дисперсного аморф­ного кремнезема в растворе LiOH при 20—50°С. Такая реакция протекает гораздо быстрее в автоклаве при 75—250°С. В резуль­тате получаются раствор Li2Si03 и осадок с высоким отноше­нием Si02: Li20, способный растворяться в процессе старения при 20—30°С [98]. Раствор с молярным отношением 3,8 можно приготовить добавлением при перемешивании порошка кремния с размером частиц 50—70 мкм к 12 %-ному раствору Li0H-H20, из которого при поддержании температуры рас­твора в пределах 38—45°С будет выделяться водород. После фильтрования получается немного вязкий раствор, содержащий 19% Si02 [99]. Другой способ заключается в приготовлении катионообменной смолы в литиевой форме и пропускании через нее раствора силиката натрия. При этом будет происходить замещение ионов натрия на ионы лития [100].