Реакция EtOH и водного Na2SiO3

[Corn]

В энциклопедии "Аванта+" приводится метод получения эластичной разновидности силикагеля следующим методом: в небольшую чашечку наливают примерно 10 мл водного р-ра силикатного клея и медленно, непрерывно помешивая, добавляют равный объём спирта. Вскоре жидкость застывает в студнеобразную массу. Из неё надо слепить шарик и промыть его водой. Полученная эластичная разновидность силикагеля состава SiO₂*nH₂O обладает всеми свойствами "прыгающей замазки". При медленном приложении силы вещество ведёт себя как очень вязкая жидкость, похожая на холодный пластилин: шарик можно разминать руками, а если его положить на твёрдую поверхность, он постепенно растечётся. От твёрдой поверхности он отскакивает не хуже резинового, а при сильном ударе рассыпается.

 

Я сам проводил этот опыт - силикагель с такими свойствами действительно получается, надо только подобрать концентрации клея и спирта.

 

Вопрос: как выглядит уравнение реакции?

[АБК]

В энциклопедии "Аванта+" приводится метод получения эластичной разновидности силикагеля следующим методом: в небольшую чашечку наливают примерно 10 мл водного р-ра силикатного клея и медленно, непрерывно помешивая, добавляют равный объём спирта. Вскоре жидкость застывает в студнеобразную массу. Из неё надо слепить шарик и промыть его водой. Полученная эластичная разновидность силикагеля состава SiO₂*nH₂O обладает всеми свойствами "прыгающей замазки". При медленном приложении силы вещество ведёт себя как очень вязкая жидкость, похожая на холодный пластилин: шарик можно разминать руками, а если его положить на твёрдую поверхность, он постепенно растечётся. От твёрдой поверхности он отскакивает не хуже резинового, а при сильном ударе рассыпается.

 

Я сам проводил этот опыт - силикагель с такими свойствами действительно получается, надо только подобрать концентрации клея и спирта.

 

Вопрос: как выглядит уравнение реакции?

 

Мне кажется, что очень даже просто. Клей - силикат натрия в воде диссоциирует на катионы натрия и силикат ионы SiO3 2-. Cпирт этиловый - крайне слабая кислота (рКа = 18), но тем не менее он совсем чуть чуть диссоциирует в воде с образованием Н+ (С (Н+) = 10^-18). Этого достаточно чтобы ионы водорода стали соединяться с силикат-ионами в силикагель SiO2*H2O. То есть имеет место такая реакция:

Na2SiO3 + HO-C2H5 = SiO2*H2O + C2H5ONa.

[Corn]

Тогда этилат мгновенно реагирует с избытком воды: получаются спирт и щелочь. И выходит, что Na2SiO3 сам разложился на силикагель и щелочь, т. е. на кислоту и основание, из которых он состоял. Странно, не правда ли?

[Sartul]

Тогда этилат мгновенно реагирует с избытком воды: получаются спирт и щелочь. И выходит, что Na2SiO3 сам разложился на силикагель и щелочь, т. е. на основание и кислоту, из которых он состоял. Странно, не правда ли?

Ничего странного, учитывая, что силикат натрия сам по себе довольно сильно подвержен гидролизу.

[Corn]

Вода - куда более сильная кислота чем EtOH. Почему тогда реакция не идёт при растворении Na2SiO3 в воде (т. е. в таблице растворимости не стоит прочерк, означающий полный гидролиз)?

[Sartul]

Вода - куда более сильная кислота чем EtOH. Почему тогда реакция не идёт при растворении Na2SiO3 в воде (т. е. в таблице растворимости не стоит прочерк, означающий полный гидролиз)?

Если рассматривать воду с точки зрения электролитической диссоциации, то ее никак нельзя назвать кислотой.

Потому что она будет амфотерным соединением.

[Вася Химикат]

Мне кажется, что очень даже просто. Клей - силикат натрия в воде диссоциирует на катионы натрия и силикат ионы SiO3 2-. Cпирт этиловый - крайне слабая кислота (рКа = 18), но тем не менее он совсем чуть чуть диссоциирует в воде с образованием Н+ (С (Н+) = 10^-18). Этого достаточно чтобы ионы водорода стали соединяться с силикат-ионами в силикагель SiO2*H2O. То есть имеет место такая реакция:

Na2SiO3 + HO-C2H5 = SiO2*H2O + C2H5ONa.

Не знаю, что-то сомнительно... Хреновая из спирта кислота. По вашей логике синилька со стеаратом (натрия) тоже будет давать осадок стеариновой кислоты? Проверить бы...

 

Мне кажется, там просто высаливание. Насчёт формулы осадка - есть ли убедительные доказательства отсутствия там натриюки? Даже если есть, на форуме что-то было о нестехиометрическом составе жидкого стекла - что-то вроде nNa2SiO3*mSiO2, тогда, возможно, выпадает это самое лишнее SiO2.

 

Если рассматривать воду с точки зрения электролитической диссоциации, то ее никак нельзя назвать кислотой.

Потому что она будет амфотерным соединением.

Тогда спирт - тем более. Насколько помню, этилат-ион - более сильное основание, чем гидроксил.

[Corn]

Не знаю, что-то сомнительно...

Вот и мне так кажется... Вода имеет pKw = 14, т. е. в щелочной среде (от гидролиза силиката) д.б. конц-ция протонов только от воды где-то 10^-(12-13)М. Спирт, конечно, является кислотой, но даст 10^-18 М протонов. pH в итоге за счёт спирта (в т. ч. и за счет смещения равновесия) в кислую сторону не сдвинется, ибо где вы видели большие количества этилата в слабощелочной среде? А ведь выпадение осадка, по-вашему, Sartul, происходит из-за кислотно-основного взаимодеиствия: Na2SiO3 + HO-C2H5 = SiO2*H2O + C2H5ONa. Следовательно, среда должна стать достаточно кислой для выпадения гидратированного SiO2, а она не становится...

 

Про анализ осадка мне ничего не известно.

Если в силикатном клее действительно есть эти самые mSiO2, то версия с высаливанием кажется более убедительной.

[Sartul]

А ведь выпадение осадка, по-вашему, Sartul, происходит из-за кислотно-основного взаимодеиствия: Na2SiO3 + HO-C2H5 = SiO2*H2O + C2H5ONa.

Занятно, Вы где разглядели, что я говорил это?

[aversun]

В энциклопедии "Аванта+" приводится метод получения эластичной разновидности силикагеля следующим методом: в небольшую чашечку наливают примерно 10 мл водного р-ра силикатного клея и медленно, непрерывно помешивая, добавляют равный объём спирта. Вскоре жидкость застывает в студнеобразную массу. Из неё надо слепить шарик и промыть его водой. Полученная эластичная разновидность силикагеля состава SiO₂*nH₂O обладает всеми свойствами "прыгающей замазки". При медленном приложении силы вещество ведёт себя как очень вязкая жидкость, похожая на холодный пластилин: шарик можно разминать руками, а если его положить на твёрдую поверхность, он постепенно растечётся. От твёрдой поверхности он отскакивает не хуже резинового, а при сильном ударе рассыпается.

Я сам проводил этот опыт - силикагель с такими свойствами действительно получается, надо только подобрать концентрации клея и спирта.

Вопрос: как выглядит уравнение реакции?

Вы правильно говорите что должен получится гель с формулой nNa2O*mSiO2*kH2O. Подобные гели структурированны и, по этому, обладают тиксотропными свойствами. Т.е. в зависимости от величины нагрузки они проявляют разные механические свойства, именно с этим и связано такое, на первый взгляд парадоксальное его поведение. Кстати обыкновенный холодец и многи механические смазки тоже тиксотропны. Реакции со спиртом здесь ни какой не происходит, просто он работает как высаливатель, т.е. обезвоживает р-р силиката, и, возможно, удаляет в р-р часть NaOH получаемую в результате гидролиза (а силикат натрия наоборот резко уменьшает свою растворимость), что приводит к нестабильности раствора и выпадению геля.