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抑制硅酸鈉溶液水解的方法

硅酸鈉溶液屬于水溶性硅酸鹽,如何有效抑制其水解性?我們用方程式來做一下簡單分析,首先硅酸根離子在水溶液中存在水解平衡:

SiO32- + 2H2O & H2SiO3 + 2OH-

其實,這個方程式是一個最簡式,SiO32-在水溶液中實際存在的狀態如下圖,是鏈狀的。

由于Si-O-的結構帶電荷,所以在水溶液中容易溶劑化,使得整個分子的鏈條溶解在水中。一旦硅酸根發生了水解,就形成了Si-O-H(硅醇)的結構,這樣的結構是可以和與之靠近的其他硅醇結構發生縮合的Si-O-H + H-O-Si = Si-O-Si +H2O

水解產生的硅醇結構越多,就越容易形成Si-O-Si這樣的結構,使得分子的鏈內和鏈間的交聯越來越多,分子越來越大,但親水的Si-O-基團越來越少,使得分子變得難溶于水,從而析出形成硅酸的凝膠。(也因為鏈間的交聯,使得硅酸凝膠具有彈性)

硅酸凝膠的結構


當我們需要硅酸鈉的溶液而不是硅酸凝膠的時候,我們就要加堿提高溶液的pH,使硅酸根的水解平衡向左移動,盡可能保持Si-O-基團的存在,而避免硅醇基團的產生,以保持其溶解度并避免交聯,結果從宏觀上說,就是避免其形成硅酸凝膠。

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