СИЛИКАГЕЛЬ, аморфные
формы кремния диоксида -кремнезема, состоящие из коллоидных сферич. частиц
размером от 10 до 100 нм и отличающиеся по степени гидратации-от почти безводного
кремнезема до пластичных студенистых масс с соотношением Н2 О: SiO2
8 100. Представляет собой полупрозрачные или меловидные зерна белого или
желтоватого (из-за примесей) цвета; в высушенном состоянии хрупок; мало раств.
и не набухает в воде и орг. р-рителях.
Структура силикагеля состоит из
цепочечных трехмерных агрегатов с силоксановой связью Si—О—Si в точках контакта,
образующихся в результате связывания дисперсных обособленных частиц в процессе
получения силикагеля при переходе золь-гель. Структура силикагеля построена из тетраэдров SiO4.
Предполагают, что силикагель состоит из упорядоченных микрообластей, по-видимому, со
структурой кристобалита. Пов-сть силикагеля может быть полностью гидроксилирована -
образована сила-нольиыми группами SiOH, либо быть силоксановой, состоящей из
атомов кислорода с незначит. долей изолированных или парных групп SiOH.
Силикагель получают взаимод. силиката
Na с к-той (Н2 SO4, HCl, СО2). Процесс включает
образование золя, застудневание и созревание геля, промывку и сушку. Наиб. твердые
и прочные силикагели получают из разб. р-ров при низких значениях рН и т-рах ниже комнатной.
Силикагель также выделяют из конц. золей коллоидного кремнезема взаимод. щелочного силиката
с солью аммония. Наиб. чистый силикагель может быть получен гидролизом соединений Si
(SiCl4, ортокремниевых эфиров и др.).
Силикагель с заполненными водой
порами, формирующийся в жидкой среде, представляет собой гидрогель (аквагель).
Соотв. спиртовый гель наз. алкогель. При удалении жидкой среды происходит сжатие
структуры-образуется ксерогель. Высушивание без усадки м. б. проведено, напр.,
удалением жидкости
из гелей в автоклаве при нагр. выше критич. точки. Таким образом получают аэрогели.
Близки к силикагелю кремнеземные
порошки. Они состоят из разделенных, агрегатов первичных коллоидных частиц и
имеют высокий уд. объем пор. Наиб. тонкодисперсные порошки кремнезема получают
окислением или гидролизом паров SiCl4 при высоких т-рах (торговые
назв. - "кабосил" в США, "аэросил" в Европе).
Для силикагеля характерны большая
величина пов-сти (5-800 м2/г) и высокая пористость,
хорошая термостойкость, не-значит. собств. каталитич. активность, безвредность
для биол. объектов. Пов-сть силикагеля можно модифицировать орг. и неорг. соединениями.
Силикагель применяют как наполнитель шинных резин ("белая сажа") взамен
техн. углерода, как сорбент для осушки газов и жидкостей, в хроматографии, как
носитель катализаторов (напр., Pt, V2O5), компонент орг.
полимеров, смазок, косметич. препаратов и т.д.
Лит.: Дзисько В.А.,
Карнаухов А. П., Тарасова Д. В., Физико-химические основы синтеза оклсных катализаторов,
Новосиб., 1978; Айлер Р., Химия кремнезема, пер. с англ., т. 1-2, М., 1982.
В. В. Сахаров.