【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會(huì)”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個(gè)世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的備注。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識(shí)，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會(huì)再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯(cuò)的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。??

第六章硅和硅的化合物?

§6-3硅酸和硅酸鹽

硅酸

【01】硅酸H?SiO?是二氧化硅的對(duì)應(yīng)水化物，是一種極弱的酸，酸性比碳酸還弱【嚴(yán)格地講，H?SiO?應(yīng)該叫做偏硅酸，但習(xí)慣上稱它為硅酸】。硅酸不能直接由酸酐跟水反應(yīng)制得，而只能用可熔性的硅酸鹽跟酸反應(yīng)而制得【偏硅酸所生成的鹽，應(yīng)該叫做偏硅酸鹽，但習(xí)慣上稱它為硅酸鹽】。例如：

【02】如以簡化離子方程式表示，就是：

【山注||? 如果按照一般的規(guī)則命名，正硅酸應(yīng)該是H?SiO?，偏硅酸是H?SiO?，也就是偏某酸比正某酸少H?O。只不過硅酸成分有點(diǎn)復(fù)雜，最后化學(xué)式就定成H?SiO?。另外這里簡單介紹一下正偏與正次的命名區(qū)別——正與次是化合價(jià)發(fā)生了變化；而正與偏，化合價(jià)沒有發(fā)生變化，因?yàn)橥瑫r(shí)少一個(gè)氧兩個(gè)氫，是不影響化合價(jià)的】

【03】其實(shí)，任何可溶性硅酸鹽跟酸反應(yīng)都可用此一般式表示。

【04】硅酸雖然不溶于水，但放在水里往往不見立刻產(chǎn)生沉淀。當(dāng)溶液濃度很稀時(shí)，幾乎是透明的液體。濃度較大時(shí)，則形成稠厚的膠狀沉淀，其中含有大量水分，使體積非常膨大，不易沉底，也不易過濾分離。如果把這膠狀物加熱，不僅吸附的水蒸發(fā)，而且硅酸本身亦隨著分解成硅酐和水：

【05】因此，我們不能制得純凈的硅酸。這和碳酸的性質(zhì)相類似。

硅酸鹽

【06】硅酸的鹽類叫做硅酸鹽?？捎枚趸韪鷫A性氧化物、堿類或鹽類混和在一起加熱熔融而制得，這在前面已經(jīng)講過。

【07】硅酸鹽里，只有鈉、鉀的硅酸鹽（Na?SiO?，K?SiO?）能溶解于水。它們的水溶液叫做水玻璃，因能強(qiáng)烈水解，使水溶液呈堿性，故俗名泡化堿。在肥皂里加些水玻璃，有幫助發(fā)泡和防止體積縮小的作用。水玻璃可以用作粘合劑，如用來粘合碎云母片，做成電熱器中的耐熱云母板。把水玻璃涂在蛋殼上，干燥后堵住了殼上的氣孔，可以防止因細(xì)菌侵入而引起的腐敗。浸過水玻璃的木材、織物具有耐火的性質(zhì)。

【08】自然界里存在的硅的化合物，它的組成往往非常復(fù)雜，單純的如石英或簡單的硅酸鹽存在不多。一般除含有硅外，還含有其他金屬，如鋁、鎂等。含鋁的叫鋁硅酸鹽，也有很多種，如長石、云母等。它們的組成很難用普通常用的分子式來表示。一般是用成分元素的氧化物形式，按一定組成比來表示。例如：

【09】必須注意，實(shí)際上它們不是以氧化物形式存在的，而是以各種鹽的形式存在的。

山箋||? 水玻璃與土木工程

（1）水玻璃的組成

水玻璃俗稱泡花堿（教材此處稱其為“泡化堿”，需溯詞源方能知二者誰為原名，但我尚未找到記載，其實(shí)我傾向于此教材所稱的泡化堿，因?yàn)槲也樵冊(cè)S久沒有找到歷史上用水玻璃保存花的記錄，那么很大可能是指水玻璃可泡化，故名“泡化堿”后諧音訛誤為“泡花堿”），是由不定比例的堿金屬與二氧化硅化合而成的可溶于水的硅酸鹽。土木工程常用的水玻璃是鈉水玻璃Na?O·nSiO?和鉀水玻璃K?O·nSiO?? 。

水玻璃模數(shù)：水玻璃中氧化硅與氧化鈉（鉀）之間的分子數(shù)之比。模數(shù)越大越難溶解于水，越難稀釋、越難施工。但模數(shù)越小，粘結(jié)力越差，強(qiáng)度越低，越不耐酸耐熱。因此關(guān)于水玻璃模數(shù)的選擇需要仔細(xì)斟酌。

（2）水玻璃的硬化

水玻璃的硬化很慢，因?yàn)槠溆不硎撬Ａc二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉（鉀）與含結(jié)晶水的二氧化硅nSiO?·mH?O，空氣中的二氧化碳本就少，而反應(yīng)又慢，因此硬化速度很慢。

為了加快水玻璃硬化，一般會(huì)添加氟硅酸鈉Na?SiF?，氟硅酸鈉可以直接和水玻璃反應(yīng)生成含結(jié)晶水的二氧化硅(2n+1)SiO?·mH?O，而氟硅酸鈉會(huì)變成NaF（KF）。

而添加氟硅酸鈉的量也是一個(gè)需要斟酌的技術(shù)活，加的少了加速效果不明顯，加的多了又會(huì)降低水玻璃強(qiáng)度，增加滲水性。畢竟氟硅酸鈉與水玻璃的產(chǎn)物雖然也是含結(jié)晶水的二氧化硅，但生成物卻有差異，從nSiO?·mH?O變成(2n+1)SiO?·mH?O，副產(chǎn)物從碳酸鈉（鉀）變成了氟化鈉（鉀）。

（3）水玻璃優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：粘結(jié)能力強(qiáng)（常做粘結(jié)膠料），不燃燒（涂抹木材可使其具有一定的耐火性），耐高溫（高溫使水流逝，反而提高了強(qiáng)度和粘結(jié)力），耐酸（無論是水玻璃還是硬化生成的二氧化硅都是耐酸不耐堿）。

缺點(diǎn)：不耐水（水玻璃可溶于水，雖然生成的二氧化硅不溶于水，但總有一部分水玻璃不能完全反應(yīng)），不耐堿（不僅是水玻璃可溶于堿，就是其硬化產(chǎn)物二氧化硅也可溶于堿）。

（4）水玻璃的土木工程應(yīng)用

①材料涂刷：水玻璃有很多優(yōu)良特點(diǎn)，因此可以涂刷材料，以將這些優(yōu)點(diǎn)繼承給材料。例如涂刷木材、布料可提高木材、布料的耐火性；涂刷磚、石、混凝土等多孔材料，可以封閉填充原材料表面孔洞，提高原材料強(qiáng)度、密實(shí)度、抗?jié)B性、抗凍性與耐水性（此處提高耐水性是相對(duì)而言，雖然水玻璃不耐水，但對(duì)磚石等原材料來說填充封閉后肯定比不填充更耐水）。

②特種配料：如果甲方需要耐酸耐熱的混凝土或砂漿，可以添加水玻璃，以利用水玻璃耐熱耐酸的優(yōu)點(diǎn)。

③地基處理：水玻璃配上氯化鈣可做土壤加固劑，將配制好的溶液打入目標(biāo)地層后，溶液遇水會(huì)形成膠體，粘結(jié)土顆粒，阻止水分滲透，固結(jié)土壤，從而起到加固地層的作用。

習(xí)題6-3

1、怎樣證實(shí)硅酸確是一種酸？[提示：從酸的通性上考慮]

2、能否直接用二氧化硅跟水反應(yīng)制取硅酸？為什么？應(yīng)該怎樣來制得硅酸？寫出有關(guān)的離子方程式。

3、什么叫做水玻璃？有什么用途？如何制?。?/p>

4、水玻璃必須保存在密閉的容器里。如果敞開瓶口，經(jīng)過一定時(shí)間后，就會(huì)開始生成膠狀的硅酸。怎樣解釋這種現(xiàn)象？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。[提示：跟空氣中CO?反應(yīng)]

5、將無色酚酞試劑滴入盛有水玻璃的試管里，加以振蕩，水玻璃就顯出紅色。為什么？寫出有關(guān)的離子方程式。