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抑制硅酸钠溶液水解的方法

硅酸钠溶液属于水溶性硅酸盐,如何有效抑制其水解性?我们用方程式来做一下简单分析,首先硅酸根离子在水溶液中存在水解平衡:

SiO32- + 2H2O & H2SiO3 + 2OH-

其实,这个方程式是一个最简式,SiO32-在水溶液中实际存在的状态如下图,是链状的。

由于Si-O-的结构带电荷,所以在水溶液中容易溶剂化,使得整个分子的链条溶解在水中。一旦硅酸根发生了水解,就形成了Si-O-H(硅醇)的结构,这样的结构是可以和与之靠近的其他硅醇结构发生缩合的Si-O-H + H-O-Si = Si-O-Si +H2O

水解产生的硅醇结构越多,就越容易形成Si-O-Si这样的结构,使得分子的链内和链间的交联越来越多,分子越来越大,但亲水的Si-O-基团越来越少,使得分子变得难溶于水,从而析出形成硅酸的凝胶。(也因为链间的交联,使得硅酸凝胶具有弹性)

硅酸凝胶的结构


当我们需要硅酸钠的溶液而不是硅酸凝胶的时候,我们就要加碱提高溶液的pH,使硅酸根的水解平衡向左移动,尽可能保持Si-O-基团的存在,而避免硅醇基团的产生,以保持其溶解度并避免交联,结果从宏观上说,就是避免其形成硅酸凝胶。

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