Силікагель - висушений гель , Що утворюється з перенасичених розчинів кремнієвих кислот (N SiO2 · m H2O) при pH> 5-6.
Застосовується як твердий гідрофільний сорбент .
Виходить при підкисленні водних розчинів силікатів лужних металів з наступним промиванням від солі лужного металу і висушуванням утворився гелю, наприклад:
N a 2 S i O 3 + 2 HC l → 2 N a C l + H 2 S i O 3 ↓ {\ displaystyle {\ mathsf {Na_ {2} SiO_ {3} + 2HCl \ rightarrow 2NaCl + H_ {2} SiO_ {3} \ downarrow}}}
зневодненням концентрованих золів колоїдного кремнезему:
H 2 S i O 3 → S i O 2 + H 2 O {\ displaystyle {\ mathsf {H_ {2} SiO_ {3} \ rightarrow SiO_ {2} + H_ {2} O}}}
Гідролізом з'єднань кремнію, наприклад, тетрахлорида кремнію або розкладанням складних ефірів ортокремнієвої кислоти .
При виготовленні деяких марок силікагелю в нього додають в невеликій кількості колірні індикатори вологості, - речовини, що змінюють свій колір при зміні ступеня гідратації. Зазвичай в якості такої речовини використовують солі двовалентного кобальту, наприклад, хлорид кобальту . У обезвоженном стані ця сіль має темно-синій колір, при гідратації змінює колір на світло-рожевий.
Також в якості колірного індикатора вологості використовують органічний барвник - метилвіолетом , Який при зміні вологості змінює колір від зеленого до помаранчевого або безбарвного.
Як індикатор вологості, зерна індикаторного силікагелю додають в невеликій кількості до зернам звичайного, нефарбованого силикагеля.
Кольорові індикатори небезпечні, так, хлорид кобальту токсичний і є канцерогеном [1] . Є відомості, що і метилвіолетом може бути канцерогеном [2] , Але він менш шкідливий і допускається для застосування навіть в медицині.
Силікагель має величезну площу поверхні (750-800 м² / г), що складається з груп -SiOH, розташованих на відстані 0,5 нм один від одного. Ці групи є активними центрами, причому активність конкретної марки силікагелю залежить від числа і активності таких центрів. В активному адсорбенті , Тобто такому, з якого видалена адсорбована на його поверхні вода , Багато центрів будуть активні. Така активація відбувається при нагріванні гелю до 150-200 ° C.
При нагріванні до більш високої температури в інтервалі 200-400 ° C адсорбційна активність втрачається в результаті утворення зв'язків Si-O-Si, що відбувається з відщепленням води. Цей процес звернемо. При нагріванні вище 400 ° C площа сорбуючою поверхні силікагелю необоротно зменшується.
Активні центри взаємодіють з полярними розчиненими речовинами головним чином за рахунок утворення водневих зв'язків .
Згідно ГОСТ 3956-76 силикагели класифікуються за:
- формі зерен (гранульовані або кускові);
- розмірами зерен (великі і дрібні);
- розмірами пір (великопористі і дрібнопористі).
Прийнято четирёхбуквенное позначення марки силікагелю згідно ГОСТ 3956-76 [3] .
- 1-я буква характеризує розмір гранул (К - великий, М - невеликий, А - активоване, Ш - шихтовий);
- 2-я буква завжди С (силікагель);
- 3-тя літера розмір пор (К - великопористий, М - дрібнопористий);
- 4-я буква форма частинок (Г - гранульований, К - кусковий).
Товарний силікагель зазвичай випускають у вигляді зерен або кулястих гранул розміром від 5-7 до 10-2 мм. Різні марки силикагелей мають середній ефективний діаметр пір 20-150 Å і питому поверхню 100-1000 м² / г.
Також існують гідрогелю (Аквагель), в яких пори заповнені водою, алкогелі (спиртові гелі), ксерогелі, в яких з гелю видалені будь-які рідини, аерогелі (Висушені в автоклаві при нагріванні вище критичної точки).
Існують силикагели спеціального призначення, наприклад, силікагель-індикатор вологості (просочений солями кобальту , По мірі всмоктування вологи і зниження активності гранули змінюють забарвлення з блакитною на рожеву), силикагели для хроматографії, силикагели для побутових холодильників і ряд інших марок.
Основне застосування силикагели знаходять при висушування різних газів - повітря, вуглекислого газу , водню , кисню , азоту , хлору і інших промислових газів (наприклад, в осушувачах стисненого повітря).
Здатність силикагеля поглинати значну кількість води використовується для осушення різних рідин, особливо, в тому випадку, коли в зневоднюється рідини погано розчиняється вода (наприклад, сушка галогенованих органічних рідин типу фреонів ).
Силикагели служать також осушувачами при консервації обладнання для запобігання його від корозії.
Поряд з водою силикагели добре поглинають пари багатьох органічних речовин. Цим його властивістю користуються для уловлювання (рекуперації) парів бензину, бензолу , Ефіру, ацетону і т. П. З повітря, бензолу, з газових коксових печей і бензину з природних газів.
Властивість силикагеля поглинати багато речовини з рідкої фази використовують у промисловій очищенні різних масел, видалення сірки з продуктів дистиляції нафти і для видалення з нафти високополімерних смолистих речовин.
Також силікагель використовують як адсорбент для наповнення хроматографічних колонок в хроматографії , Як поглинач води (осушувач) органічних розчинників, адсорбційної очистки неполярних рідин; для поділу спиртів , амінокислот , вітамінів , антибіотиків та ін.). Великопористі силикагели застосовуються як носії каталізаторів .
Також силікагель добре адсорбує атоми радону і його ізотопів.
У побуті силікагель широко використовується для виробництва наповнювачів для котячих туалетів.
Зазвичай силікагелем наповнюють будь-яку газопроникних або перфоровану оболонку, наприклад, пластикові пакетики - осушувачі. Осушувачі до їх використання зберігають в герметичній тарі для запобігання поглинання ними вологи з повітря. Осушувачі починають діяти відразу ж, як тільки їх виймають з вологонепроникної захисної упаковки, тому вони повинні залишатися в герметичній тарі якомога довше.
Для підвищення ефективності осушувачів їх найдоцільніше, по можливості, вільно підвішувати в верхній частині упаковки з виробом. Бажано, щоб упаковка вироби або товару була герметична. Також випускаються «контейнерні осушувачі» - осушувачі з великих кількостей силикагеля через велику масу відносно поверхні осушувача воно діють повільніше, що збільшує термін служби осушувача до насичення вологою і втрати ним осушувальних властивостей.
Силікагель пожежо- та вибухобезпечний, за ступенем впливу на організм відноситься до речовин 3-го класу небезпеки . Пил силикагеля містить від 10 до 70% вільного діоксиду кремнію при хронічному вдиханні такого пилу можливий розвиток хвороби легенів - силікозу . Тому при регулярній роботі з силікагелем рекомендують використовувати індивідуальні засоби захисту органів дихання від пилу.
Силікагель з кольоровим індикатором вологості може містити хлорид кобальту (II) , Який токсичний і є канцерогеном [4] .
- Кольцов С. І., Алесковскій В. Б. Силікагель, його будова і хімічні властивості. - Л., 1963.
- Беркман С., Морелл Д., Еглофф Г. Каталозі в неорганічної та органічної хімії, книга друга. - М.: Гостоптехіздат, 1949.
- силикагели // Газпром нафтохім Салават: енциклопедія / Гл. ред. Д. Р. Ягтман. - Уфа: Башкирська енциклопедія, 2012. - С. 353-354. - 472 с .: іл., Карта. - 2000 екз. - ISBN 978-5-88185-079-1 ; УДК 338 Г13; ББК 65.304.13 (2Рос. Баш.) Я2.
<
