Общая формула кремниевых кислот – n SiO2?m H2O.В природе находятся в основном в виде солей, в свободной форме выделены немногие, например, HSiO (ортокремниевая) и H2SiO3 (кремниевая или метакремниевая).
Получение кремниевой кислоты:
1) взаимодействие силикатов щелочных металлов с кислотами: Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2NaCl;
2) кремневая кислота является термически неустойчивой: H2SiO3 = H2O + SiO2.
H2SiO3 образует пересыщенные растворы, в которых в результате полимеризации образует коллоиды. Используя стабилизаторы, можно получить стойкие коллоиды (золи). Их используют в производстве. Без стабилизаторов из раствора кремниевой кислоты образуется гель, осушив который можно получить силикагель (используют как адсорбент).
Силикаты– соли кремниевой кислоты. Силикаты распространены в природе, земная кора состоит в большинстве из кремнезема и силикатов (полевые шпаты, слюда, глина, тальк и др.). Гранит, базальт и другие горные породы имеют в своем составе силикаты. Изумруд, топаз, аквамарин – кристаллы силикатов. Растворимы только силикаты натрия и калия, остальные – нерастворимы. Силикаты имеют сложный химический состав:
Каолин Al2O3; 2SiO2; 2H2Oили H4Al2SiO9.
Асбест CaO; 3MgO; 4SiO 2 или CaMgSi4O12.
Получение:сплавление оксида кремния со щелочами или карбонатами:
Растворимое стекло– силикаты натрия и калия. Жидкое стекло– водные растворы силикатов калия и натрия. Его используют для изготовления кислотоупорного цемента и бетона, керосинонепроницаемых штукатурок, огнезащитных красок. Алюмосиликаты– силикаты, содержащие алюминий (полевой шпат, слюда ). Полевые шпатысостоят помимо оксидов кремния и алюминия из оксидов калия, натрия, кальция – K2O?Al2O3?6SiO2 – ортоклаз.
Слюдыимеют в своем составе, кроме кремния и алюминия, еще водород, натрий или калий, реже – кальций, магний, железо.
Граниты и гнейсы (горные породы)– состоят из кварца, полевого шпата и слюды. Горные породы и минералы, находясь на поверхности Земли, вступают во взаимодействие с водой и воздухом, что вызывает их изменение и разрушение. Этот процесс называется выветриванием .
Выветривание ортоклаза:
Применение:силикатные породы (гранит) используют как строительный материал, силикаты – в качестве сырья при производстве цемента, стекла, керамики, наполнителей; слюду и асбест – как электро– и термоизоляцию.