查看“︁硅酸”︁的源代码

{{Chembox
| verifiedrevid = 409087827
| IUPACName = Silicic acid
| OtherNames = Monosilicic acid<br />Orthosilicic acid
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| Section1 = {{Chembox Identifiers
| InChI1 = 1/H4SiO4/c1-5(2,3)4/h1-4H
| InChIKey1 = RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYAS
| CASNo = 10193-36-9
| CASNo_Ref = {{cascite|??|??}}
| PubChem = 14942
| PubChem_Ref = {{Pubchemcite}}
| ChemSpiderID = 14236
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| EINECS = 233-477-0
| ChEBI = 26675
| SMILES = O[Si](O)(O)O
| InChI = 1S/H4SiO4/c1-5(2,3)4/h1-4H
| InChIKey = RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N
| Gmelin = 2009}}
| Section2 = {{Chembox Properties
| H = 4
| Si = 1
| O = 4
| pKa = 9.84, 13.2}}
}}
'''硅酸'''是一类具有[SiO<sub>x</sub>(OH)<sub>4-2x</sub>]<sub>n</sub>通式的[[化合物]]，可以由可溶性[[硅酸盐]]与[[酸]]反应制取。

简单的硅酸如偏硅酸H<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>、二硅酸H<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub>和[[原硅酸]]H<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>等已经在稀溶液中检测出；偏硅酸只能在0℃左右存在，室温时缩合成二硅酸，二硅酸在150℃时转变为无定形态。

可溶性的硅酸盐，加任何弱酸(氫氟酸除外) ，都可以得到硅酸；游离出来的单分子硅酸，可溶于水，但它在溶液中逐渐缔合而成双分子、三分子，最后形成不溶解的多分子[[聚合物]]，所得的胶体称为“硅酸溶胶”；如果硅酸盐溶液浓度较大，则加酸后直接形成硅酸胶冻，脱水后得到硅酸凝胶；[[硅胶]]应用于吸收各种气体和蒸汽、精炼石油等，并可以用作催化剂的载体。

== 历史 ==
硅酸是由[[Jöns Jacob Berzelius]]在19世纪初援引来解释[[二氧化硅]]（硅石，石英）在水中的溶解，即通过[[水化|水化反应]]：
: <chem>SiO2 + H2O <=> H2SiO3</chem>
根据[[硅胶]]的[[蒸气压|蒸气压力]]曲线，{{En-link|Reinout Willem van Bemmelen|Reinout Willem van Bemmelen|Van Bemellen}}认为不存在[[二氧化硅]]水合物，只存在硅胶。另一方面，{{En-link|古斯塔夫·契马克·冯·齐泽奈克|Gustav Tschermak von Seysenegg|契马克}}认为他已经观察到不同的硅酸是[[硅酸盐矿物#頁矽酸鹽礦物|天然硅酸盐]]凝胶的分解产物。<ref>{{citation|author1=Robert Schwarz|author2=Ernst Menner|title=Zur Kenntnis der Kieselsäuren|journal=[[Ber. Dtsch. Chem. Ges.]]|volume=57|issue=8|year=1924|pages=1477–1481|doi=10.1002/cber.19240570850|language=de}}.</ref>

第一个结晶性的硅酸是由[[硅酸盐矿物#頁矽酸鹽礦物|页硅酸盐]]Natrosilite({{chem|Na|2|Si|2|O|5}})在1924年被制备出来。目前已知的结晶硅酸有15种以上，至少包括六种改性一些酸可以[[吸附]]和[[嵌入 (化學)|嵌入]]有机分子，因此是二氧化硅的有趣替代品。<ref name="ull">{{citation|contribution=Silicates|title=[[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry]]|edition=7th|year=2007|doi=10.1002/14356007.a23_661}}.</ref>

== 制备 ==
可以通过用[[離子交換樹脂|离子交换树脂]]从[[硅酸鈉|硅酸钠]]溶液中去除钠阳离子，或用浓[[硫酸]]处理[[硅酸钠]]来制备结晶硅酸。<ref name="ull" />

== 反应 ==
硅酸可以被看作是二氧化硅的水合形式，即{{chem|H|2''x''|SiO|''x''+2}} = {{chem|(|Si|O|2|)}}·{{chem|(|H|2|O|)|''x''}}。事实上，在浓缩溶液中，硅酸一般会聚合和凝结，最终降解为二氧化硅和[[水]]。中间阶段可能是非常粘稠的液体或[[凝胶]]状的固体。<ref name="gye">W. E. Gye and W. J. Purdy (1922): "The Poisonous Properties of Colloidal Silica. I: The Effects of the Parenteral Administration of Large Doses". ''British Journal of Experimental Pathology'', volume 3, issue 2, pages 75–85. .</ref><ref name="goto">Katsumi Goto (1956): "Effect of pH on Polymerization of Silicic Acid". ''Journal of Physical Chemistry'', volume 60, issue 7, pages 1007–1008. {{doi|10.1021/j150541a046}}.</ref><ref name="ramberg">Hans Ramberg (1952): "Chemical Bonds and Distribution of Cations in Silicates". ''The Journal of Geology'', volume 60, issue 4, pages 331–355. {{doi|10.1086/625982}}.</ref>将后者脱水后会产生一种具有原子级孔隙的坚硬的半透明二氧化硅形式，称为[[硅胶]]，它被广泛用作吸水剂和[[干燥剂]]。

硅石很少溶解在水中，在海水中的浓度低于100[[分率|ppm]]。在这样的稀释溶液中，二氧化硅被认为以原硅酸的形式存在。理论计算表明，二氧化硅在水中的溶解是通过形成{{chem|SiO|2}}·2{{chem|H|2|O}}复合物，然后是原硅酸。<ref name="">Bhaskar Mondal, Deepanwita Ghosh, and Abhijit K. Das (2009): "Thermochemistry for silicic acid formation reaction: Prediction of new reaction pathway". ''Chemical Physics Letters'', volume 478, issues 4–6, pages 115–119. {{doi|10.1016/j.cplett.2009.07.063}}.</ref>

偏硅酸的硅氧双键，由公式{{chem|H|2|Si|O|3}}，是假想的或高度不稳定的。这种双键可以[[水合|水化]]为一对[[羟基]]（OH）：<ref name="gye" />
: <chem>SiO + H2O <=> Si(OH)2</chem>
例如，
: <chem>H2SiO3 + H2O <=> H4SiO4</chem>
或
: <chem>H2Si2O5 + 2H2O <=> (HO)3SiOSi(OH)3</chem>
另外，偏硅酸有可能形成环状聚合物[−{{chem|SiO(OH)|2}}−]<sub>''n''</sub>，可以通过水化作用打开成链状聚合物HO[−{{chem|SiO(OH)|2}}−]<sub>''n''</sub>H。同样地，二硅酸有可能形成具有四价单元的复合聚合物，[={{chem|Si|2|O|3|(OH)|2}}=]<sub>''n。''</sub> 相反，[[低聚物]]和聚合酸可以通过Si−O−Si桥的[[水解]]而解聚，或者通过[[缩合]]产生这种桥。
: <chem>SiOSi + H2O <=> SiOH + HOSi</chem>
像有机{{En-link|硅醇|Silanol}}一样，硅酸被认为是弱酸。原硅酸的计算[[酸度系数]]p''K''<sub>''a''<sub>1</sub></sub> = 9.84, p''K''<sub>''a''<sub>2</sub></sub> = 13.2（在25℃下）。

硅酸和硅酸盐在溶液中与[[钼酸]]阴离子反应，产生黄色的硅钼酸复合物。这种反应被用来[[滴定]]水溶液中的硅含量，并确定其性质。在一个典型的制备中，发现[[单体]]原硅酸在75秒内完全反应，[[二聚體|二聚体]]焦硅酸在10分钟内反应，而更高的[[低聚物]]则需要更长的时间。该反应在{{En-link|胶态二氧化硅|Colloidal silica}}中观察不到。<ref name="GBAlex">G. B. Alexander (1953): "The Reaction of Low Molecular Weight Silicic Acids with Molybdic Acid". ''Journal of the American Chemical Society'', volume 75, issue 22, pages 5655–5657. {{doi|10.1021/ja01118a054}}.</ref>

硅酸在水溶液中的聚合程度可以通过其对溶液[[熔点|冰点]]的影响来确定（[[凝固点降低|冷冻法]]）。<ref name="GBAlex" />

== 参考文献 ==
{{Reflist}}

{{硅化合物}}
{{氢氧化物}}
{{无机酸}}

[[Category:无机硅化合物]]
[[Category:硅酸盐|*]]
[[Category:无机酸]]