硅酸聚合作用理论_简介

“硅酸聚合作用理论”简介陈荣三�南京大学化学系�硅在地壳中的含量仅次于氧而占第二位,是普遍存在的一种化学元素。硅酸及其盐是硅的主要存在形式,它广泛地涉及国民经济许多领域。现今全世界年产可溶性硅酸盐数百万吨,其中不少用作胶结剂、硬化剂、加固剂以及用丁制造吸附剂、干燥剂、净化剂、催化剂、绝缘材料、人造橡胶、防火材料以及催化剂载体等等。这些用途都直接或间接有赖于硅酸的聚合作用。!∀∀年中国科学院土壤建筑所在西北黄土高原的土壤加固研究工作中,要找出胶凝材料—硅酸钠的最好胶凝条件、影响因素和反应机制,就把这个任务交给了南京大学化学系。戴安邦教授及其学生和助手接受了这个从实际中提出的科研任务。这是一个普通而古老的课题,在国际上,它的研究历史已有一百多年,虽有不少分散的定性结果,但尚缺乏理论的统一的定量总结。戴安邦教授等一方面从基础化学理论出发,对课题作了若干理论预测#另一方面设计了一些“土”的研究方法,只需用简单的仪器和设备,就可测得说明硅酸聚合作用本质的数据。这样,从理论到实验,实验又回过来验证理论,如此反复,不断提高。!∃多年终于提出“硅酸聚合的理论”,发表于《中国科学》�外文版�上。以后经大量系统的实验,多次修改,逐步完善,自成体系。该理论系应用胶凝速度、电泳、光度、离子选择电极等方法,研究了酸度、酸种类、外加盐、硅酸浓度及温度等因素对各种聚合度硅酸聚合作用的影响,得到一条较为完整的胶凝时间与%&的“∋”形曲线。注意到曲线最高峰两边硅酸的聚合速度、反应活化能以及凝胶性质等皆不相同,先推测了硅酸在充分质子化后,产生硅酸正离子,继用电泳法予以证明。从而提出硅酸聚合而成凝胶的两种不同机制(在碱性和微酸性溶液中,主要是硅酸分子与一价硅酸负离子四配位的氧联作用#在强酸性溶液中,主要是硅酸分子与一价硅酸正离子六配位的经联作用。并且还从硅酸聚合动力学导出定量关系式。这个公式不仅能统一地说明硅酸聚合作用与溶液%&、硅酸各级离解常数、浓度、外加盐等因素间的复杂关系,且可予测硅酸胶凝作用的许多性质。例如,极酸部分还有一个最低点的存在#硅酸聚合过程中酸度的变化#氟离子影响硅酸聚合的机制#盐效应消除后,活化能、硅酸各级离解常数的合理值#反应级数等。理论予测和实验结果完全吻合,因而进一步证明了该理论的正确性。此外,建立多种聚合度硅酸体系中单硅酸的测定法#求得氟硅配合物和硅胶表面金