Силанольные группы

Таблица 3.2. Полосы поглощения силанольных групп и адсорбированной воды на гидроксилированной поверхности кремнезема, см-.

Адсорбционная способность силикагеля обусловлена наличием на поверхности силанольных групп 8ЮН, способных к образованию водородных связей с молекулами сорбата. Для понижения активности силикагель подвергают силанизации, которая протекает по схеме J [c.56]

Содержание силанольных групп может быть оценено также и по потере массы образца кремнезема за счет выделения воды при переходе силанольных групп в силоксановые, происходящем при прокаливании на воздухе от 100 до 1000°С. Этот простой метод предполагает полное удаление молекулярно адсорбированной воды на воздухе при 100°С и расположение силанольных групп толь- [c.54]

Рис. 3.4. Зависимость поверхностной концентрации силанольных групп он (выражающейся в, мкмоль/м2 или числом групп ОН на 1 нм2 повер.хности) на образцах аморфного кремнезема с разной удельной поверхностью (м /г) от температуры прокаливания в вакууме

Внутримолекулярная ассоциация силанольных групп [c.60]

Существование силанольных групп на поверхности силикагеля было показано в 1936 г. (до этого говорилось о связанной воде). Количественное определение поверхностных силанольных групп проводят, применяя поверхностные химические реакции с реагентами, молекулы которых имеют малые размеры, такие как метиллн- [c.52]

На рис. 3.4 показано, что разные методы дают согласующиеся значения поверхностной концентрации силанольных групп аон, хотя удельная поверхность образцов изменялась (эти образцы не содержали очень тонких пор). Соответственно и адсорбционные свойства единицы поверхности таких кремнеземов не зависят от величины 5 изотермы адсорбции Г (в расчете на единицу площади поверхности) и зависимости дифференциальной теплоты адсорбции [c.53]

Изменение спектра поверхностных силанольных групп кремнезема при адсорбции ряда сераорганических молекул представлено на рис. 2. [c.142]

Пористые стекла представляют собой боросиликатные стекла с жесткой пространственной сетью соединяющихся пор. Они применяются в качестве инертных твердых носителей в газо-жидкостной хроматографии. Адсорбционные свойства пористых стекол обусловлены наличием силанольных групп, способных к образованию водородных связей с веществами, содержащими электронодонорные функциональные группы. [c.57]

Согласно А. В. Киселеву, силикагели имеют корпускулярное строение. Зерна высушенного силикагеля представляют собой агрегаты шаровидных частиц полимера кремниевой кислоты — глобулы, а поры — просветы между отдельными глобулами. В зависимости от условий приготовления глобулы бывают разных размеров и образуют силикагели различной пористости. Адсорбционная активность силикагеля обусловлена присутствием силанольных групп [c.169]

Наличие на поверхности частиц групп, способных образовывать водородные связи, определяет возможность эпитаксиального механизма образования ГС. Так, исключительно высокая устойчивость золя SIO2 вблизи изоэлектрической точки [24, 502, 503] может быть также объяснена наличием граничных слоев значительной толщины, образованных при ориентации молекул воды за счет водородных связей около незаряженной поверхности, несущей недиссоциированные силанольные группы. [c.173]

ПОЛОС силанольных групп, связанных взаимной водородной связью по водороду и по кислороду (полосы 3540 и 3715 см- ). [c.66]

Для исследования поверхностных силанольных групп, адсорбированной воды, внутри- и межмолекулярных водородных связей наблюдают изменение спектров в результате дейтерообмена, дегидратации и дегидроксилирования. Изучают полосы поглощения валентных и деформационных колебаний гидроксильных групп воды и кремнезема, а также полосы поглощения, относящиеся к водородным связям между ними. В области частот ниже 1200 см группируются полосы, относящиеся к основным и деформационным колебаниям, колебаниям скелета кремнезема, а также колебаниям адсорбированных молек ул воды относительно кремнезема ( 200 СМ ). Интенсивное поглощение в области 950—1200 см относится к валентным колебаниям связей 51—О. В области 800— 2000 см располагаются менее интенсивные полосы обертонов и составных тонов колебаний скелета кремнезема, частично налагающихся на полосу деформационных колебаний адсорбированных молекул воды. Далее имеется окно прозрачности (2000— 3000 СМ ), где удобно наблюдать полосы поглощения других адсорбированных молекул. Непрерывное поглощение и ряд дискретных полос в области 3000—3750 см соответствуют основным валентным колебаниям ОН силанольных групп кремнезема и адсор- [c.56]

Как уже было отмечено, в аморфных кремнеземах кремний-кислородные тетраэдры расположены не регулярно, а образуют цепи и циклы с разным числом членов и разной степенью напряженности. Эта напряженность кремний-кислородных связей изменяется с изменением размеров и конформации кремний-кислород-ных циклов, происходящем при нагревании. При конденсационных и конформационных превращениях выделяется вода преимущественно за счет соседних силанольных групп. Эти группы могут, однако, входить в разные кремний-кислородные цепи и циклы. Поэтому часть силанольных групп остается вн утри скелета кремнезема, а другая часть —на поверхности пор. Соотношение между внутриглобульными (внутрискелетными) и поверхностными сила-нольными группами изменяется в зависимости от условий пол уче-ния и обработки кремнезема. [c.52]

Для определения общего содержания силанольных групп ис пользуется также метод протонного магнитного резонанса, поскольку при этом анализир уется поглощение всех содержащихся в образце протонов. Подразделить поверхностные и внутрискелетные силанольные группы удобно, комбинируя метод дейтерообмена с методами, позволяющими определить общее содержание силанольных групп в образце кремнезема. [c.55]

Примером использования мономеров без силанольных групп является синтез карборансилоксанов в присутствии РеСЬ по схеме [16] [c.468]

Наиболее полная информация о состоянии поверхностных силанольных групп и других адсорбционных центров, об их возмущении при адсорбции и образовании поверхностных комплексов разной прочности, а также о межмолекулярных взаимодействиях адсорбированных молек(ул с поверхностью твердого тела и друг с другом может быть получена, если спектры отдельных частей адсорбционной системы не перекрываются. Однако на сильно гидроксилированной поверхности кремнезема силанольные группы, расположенные друг от друга на расстоянии, меньшем 0,33 нм, возмущены образовавшимися между ними внутримолекулярными водородными связями. Дополнительное возмущение этих гр упп вызывает адсорбция воды. В результате этого спектр поглощения в области валентных колебаний гидроксильных групп молекул адсорбированной воды перекрывается со спектром силанольных групп, что затр(удняет интерпретацию поглощения в этой области. Для упрощения спектра и его интерпретации надо исследовать дегидратацию кремнезема, т. е. удаление молекулярно адсорбированной воды (хотя бы с поверхности пор, размеры которых достаточно велики по сравнению с размерами молекул воды). [c.56]

При термоокислении ПДМС образуются формальдегид и параформ, окись и двуокись углерода, вода, метанол, муравьиная кислота и обычные продукты термодеструкции — циклосилоксаны, метан, водород. В окисленном полимере появляются боковые си-ланольные группы, в состав которых входит часть атомов водорода отщепившихся метильных групп, но в нем отсутствуют перекисные, карбонильные, карбоксильные и кремнийгидридные группы [66]. Накопление боковых силанольных групп приводит к ускорению как структурирования полимера в результате их конденсации, так и термодеструкции с выделением циклосилоксанов и метана по реакциям (34) и (35) [66, 67]. Потери массы очи щенного ПДМС за одинаковое время при 300 °С на воздухе в 2—3 раза выше, чем в вакууме. Термоокисление ингибируется различными антиоксидантами [66—68. Все имеющиеся данные [c.487]

Рис. 3.10. Зависимость интегральной интенсивности полосы поглощеии5/ свободных силанольных групп аэросила от поверхностной концентрации гидроксильных групп (см. рис. 3.4)

Изменение устойчивости ири изменении кислотности среды и незначительном изменении ионной силы может быть объяснено влиянием pH на свойства поверхности ЗЮг и, вследствие этого, на свойства и протяженность ГС. При щелочных pH образование ГС может быть связано с ориентацией диполей воды иод действием сильного электрического иоля поверхности частиц ЗЮг (л Ю В/см). Следует отметить, что при pH = 9- 11 существенную роль в устойчивости частиц кварца могут также играть поверхностные гелеобразные слои иоликремниевых кислот. При pH = 2 наблюдаемая устойчивость системы может быть обусловлена ориентацией молекул воды за счет водородных связей, возникающих около незаряженной поверхности, несущей недиссоциированные силанольные группы [502, 503, 508]. Таким образом, для золя ЗЮ2 в случае как незаряженной, так и высокозаряженной поверхности частиц возможно образование достаточно толстых и прочных ГС, что обусловливает высокую агрегативную устойчивость системы. В промежуточной области (рН = Зч-6), где с одной стороны, часть силанольных групп уже диссоциирована, а с другой стороны, плотность фиксированного заряда еще недостаточно велика, развитие ГС является минимальным. [c.175]

Принимая, что посадочная площадка иона ЦТА+ составляет 0,2 нм [510] и учитывая развитые в работе [511] представления, можно найти степень покрытия поверхности частиц кварца ионами ПАВ вблизи изоэлектрической точки. Как показал расчет, она составляет около 0,1%. Учитывая этот факт, низкую степень агрегации и ее обратимый характер можтто объяснить на основе концепции ГС. При нейтрализации поверхностного заряда ионами ЦТАБ вблизи изоэлектрической точки образуются, вероятно, более прочные и протяженные ГС, что может быть связано с возникновением более благоприятных условий для развития водородных связей на силанольных группах теперь уже незаряженной поверхности SIO2. Это некоторым образом аналогично случаю увеличения протяженности ГС при снижении степени диссоциации силанольных групп на поверхности кварца при приближении к изоэлектрической точке [24]. [c.178]

В табл. 2.3 в качестве примера приведены значения коэффициента проницаемости и фактора разделения для пористой мембраны ( Кис1ероге ) с эффективным диаметром пор <( п>=0,03 мкм [20]. Селективностью процесса разделения в пористых мембранах можно управлять не только изменением поровой структуры и режимных параметров процесса Р и Т. В работе [21] исследована проницаемость селективность пористых стекол с модифицированной поверхностью пор. Изменение состояния поверхности проводили этерификацией силанольных групп спиртами (метанолом, этанолом и 1-пропанолом) [c.67]

Механизм удаления силанольных групп с поверхности уже в значительной степени дегидроксилированных кремнеземов, а также распределение силанольных групп на разных стадиях дегидроксилирования еще не выяснен. Наиболее ценные сведения о термическом дегидроксилировании поверхности высокодисперсных крем-неземов получены методом ИК спектроскопии. Дегидроксилирование поверхности осуществляется не только за счет силанольных групп, возмущенных по водороду (полоса 3390 см ) и кислороду (полосы 3730 и 3742 см ), но частично и за счет свободных силанольных групп поверхности (полоса 3750 см ). Таким образом, в результате обработки в ваку уме при 200°С сильно гидроксилированной поверхности кремнезема с нее удаляются не только возмущенные взаимной водородной связью силанольные пары, но отчасти и изолированные силанольные группы. В процессе дальнейшего дегидроксилирования при повышении температуры (см, рис, 3.7) на поверхности кремнезема остаются преимущественно изолированные силанольные группы. Узкая полоса, соответствующая колебаниям свободных, т. е. не возм ущенных по водороду силанольных групп, сохраняется в спектрах кремнезема, обработанного при значительно более высоких температурах (рис. 3.9). ИК спектры аэросила, полученные после прокаливания образца при 700—1000°С, показывают, что полоса он = 3750 см- мало возмущена водородной связью (узкий, почти симметричный контур). Уменьшение оптической плотности этой полосы с повышением температуры предварительной обработки образца вызывается уменьшением поверхностной концентрации свободных силанольных групп. Слабая низкочастотная асимметрия полосы, сохраняющаяся вплоть до обработки образца при 1000°С, связана с неоднородностью взаимодействия остающихся силанольных групп с соседними силоксановыми группами аморфных кремнеземов. [c.62]

В табл. 3.1 приведены положения некоторых наиболее важных для изучения химии поверхности и адсорбции полос поглощения в области колебаний скелета кремнеземов. В табл. 3.2 представлены полосы поглощения силанольных групп кремнезема и адсорбированной воды при переходе от далекой к основной и близкой ИК области спектра в порядке возрастания частот. Сопоставление табл. 3.1 и 3.2 позволяет найти окно прозрачности, в котором можно наблюдать полосы поглощения колебаний адсорбированных молекул воды VH,o-f8HjO— 5150—5270 см-, не накладывающихся на полосы поглощения колебаний остова кремнезема и силанольных групп. В окно прозрачности 2000—3000 см- не попадают полосы ни кремнезема, ни адсорбированных молекул воды, поэтому его удобно использовать для наблюдения за адсорбцией органических веществ. Спектральным критерием дегидратации поверхности может служить исчезновение из спектра полосы поглощения деформационных колебаний молекул воды йн о, полосы соответ-стЕ ующего обертона 28hjO и составного колебания vh o+Sh o. Однако полоса основного тона деформационных колебаний молекул воды ShjO перекрывается с полосами поглощения обертона и [c.57]

Качественную и отчасти количественную информацию о состоянии силанольных групп, как поверхностных, так и объемных, и об интервалах температтуры, при которых удаляется молекулярно ад- [c.55]

Либрациоииые колебания молекул воды (связанных с силанольными группами) Деформационные колебания групп ОН силанольных групп уон адсорбированных молекул воды обертон этого колебания 2бfJ Q Валентные колебания гон в адсорбированных ассоциатах и концевых группах воды V [c.58]

Обертоны валентных колебаний ОН в адсорбированной воде 2vJJ o силанольных групп, возмущенных и свободных, 2voн [c.58]

О состоянии силанольных групп на гидроксилированной поверхности кремнезема, свободных и возм ущенных внутримолекулярной водородной связью, можно с удить на основании изменения спектра поглощения валентных колебаний этих групп при изменении температуры образца. При повышении температуры чистого силикагеля (предварительно откачанного при 200°С, т. е. не содержащего адсорбированной воды) от —150°С наблюдается рост поглощения полосы свободных силанольных групп и уменьшение низкочастотной полосы поглощения силанольных групп, связанных внутримолекулярными водород- ными связями. Это указывает на ослабление и частичный разрыв водородных связей между силанольными группами с постепенным переходом их в более свободное состояние при повышении температуры образца. Р1зменення в области валентных колебаний свободных и связанных взаимной водородной связью силанольных групп с понижением (повышением) температуры образца полностью обратимы. [c.60]

Появление связанных силанольных групп при раскрытии напряженных силоксановых связей по обратным реакциям (3.1) и (3.2), образовавшихся на месте удаленных свободных силанольных групп поверхности, обусловлено некоторой переориентацией поверхностных кремнийкислород-ных тетраэдров, происходяшей при.высоких температурах дегидроксилирования в результате конформационных превращений в к ремнийкислородных цепях и циклах. Таким образом, при ре-гидроксилировании в парах воды напряженных силоксановых связей (после предварительной вакуумной обработки кремнезема при 700—1100° С) образуются как свободные, так и связанные поверхностные силанольные группы. [c.66]

Сравним теперь исследования обратимой адсорбции пара воды на гидроксилированной поверхности кремнезема спектроскопическим и термодинамическим методами. Одновременно с измерением адсорбции пара воды (см. кривую 1 на рис. 3.11) на одном и том же образце кремнезема измерялись спектры поглощения адсорбированной воды и силанольных групп поверхности в близкой ИК области спектра, в которой соответствующие полосы не перекрываются (см. табл. 3.2). Интенсивности полос составных колебаний и обертонов на порядок ниже интенсивностей полос поглощения в основной области спектра. Поэтому изучение спектров поглощения силанольных групп и молекулярно адсорбированной воды в близкой ИК области проводилось на образцах, масса которых в 10—50 раз превышает массу образцов, исследуемых в основной области. На рис. 3.14 представлены спектры в области обертонных колебаний 2тон силанольных гр)упп аэросила и составных колебаний <н,о-]-8н о адсорбированных молекул воды (см. табл. 3.2). Из рисунка видно, что в этой области спектра указанные полосы [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология