Кремниевые кислоты – соединения оксида кремния с водой, очень слабые нерастворимые кислоты. Соотношение оксида кремния и воды различно, общая формула nSiO₂·mH₂O, кислоты легко переходят друг в друга. В водных растворах доказано существование ортокремниевой H₄SiO₄, пирокремниевой H₆Si₂O₇, метакремниевой H₂SiO₃ и дикремниевой H₂Si₂O₅ кислот.

Островные структуры

Островные силикаты содержат отдельные группы SiO₄^4– (Be₂SiO₄), Si₂O₇^6– (Sc₂Si₂O₇), или циклические группы [(SiO₃)_n]²^n– (Be₃Al₂[Si₆O₁₈]). Кремнийкислородные тетраэдры соединены одной вершиной (в циклах – двумя):

SiO₄^4–

Si₂O₇^6–

Si₃O₉^6–

Si₆O₁₈^12–


H₄SiO₄	H₆Si₂O₇

H₂SiO₃	H₂Si₂O₅

Слоистые структуры

Слоистые структуры формируются из ленточных, кремнийкислородные тетраэдры связаны тремя вершинами в ленты [Si₂O₅]_n²^n–:

[Si₂O₅]_n^2n–

Ленточные структуры

Ленточные структуры формируются из двух цепочек, кремнийкислородные тетраэдры связаны тремя вершинами в ленты [Si₄O₁₀]_n⁴^n– или [Si₄O₁₁]_n⁶^n–:

[Si₄O₁₀]_n⁴^n–

[Si₄O₁₁]_n^6n–

Цепочечные структуры

Построены из кремний кислородных тетраэдров, связанных двумя вершинами в цепочки [SiO₃]_n²^n– (LiAl[SiO₃]₂):

[SiO₃]_n²^n–

Получают кремниевые кислоты косвенным путем, действуя на силикат калия или натрия соляной кислотой :

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2NaCl.

Их нельзя получить в чистом виде.

Соли кремниевой кислоты – силикаты. Обычно они нерастворимы в воде, исключения составляют силикаты натрия и калия, их называют «жидким стеклом». Силикаты широко распространены в природе. Свойства силикатов различны в зависимости от их состава и строения, очень часто они имеют красивую окраску, некоторые из них используются в ювелирном деле (гранат, топаз, изумруд).

Каркасные структуры

Образуются при объединении ленточных слоев вершинами кремнийкислородных тетраэдров с образованием трехмерной каркасной структуры, тетраэдры соединены четырьмя вершинами (KAl[Si₃O₈]).

Силикаты широко распространены в природе. Они имеют различный состав и строение. Практически все силикаты содержат структурную единицу – кремнийкислородный тетраэдр SiO₄. В структуре силикатов атомы кремния могут замещаться на атомы алюминия, в этом случае образуются алюмосиликаты. По строению силикаты и алюмосиликаты делятся на следующие классы: островные, цепочечные, ленточные, слоистые и каркасные.

Стекло – тоже силикат. Состав обычного оконного стекла: Na₂O·CaO·6SiO₂. Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na₂CO₃, известняка CaCO₃ и белого песка SiO₂:

6SiO₂ + Na₂CO₃ + CaCO₃ = Na₂O·CaO·6SiO₂ + 2CO₂.

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb²⁺ – хрусталь; Cr³⁺ – имеет зеленую окраску, Fe³⁺ – коричневое бутылочное стекло, Co²⁺ – дает синий цвет, Mn²⁺ – красновато–лиловый.