En química , un ácido silícico ( / s ɪ ˈ l ɪ s ɪ k / ) es cualquier compuesto químico que contiene el elemento silicio unido a grupos óxido ( =O ) e hidroxilo ( −OH ), con la fórmula general [H 2 x SiO x +2 ] n o, equivalentemente, [SiO x (OH) 4−2 x ] n . [1] [2] El ácido ortosilícico es un ejemplo representativo. Los ácidos silícicos rara vez se observan aislados, pero se cree que existen en soluciones acuosas , incluida el agua de mar , y desempeñan un papel en la biomineralización . [3] Por lo general, son ácidos débiles incoloros que son escasamente solubles en agua. Al igual que los aniones silicato , que son sus bases conjugadas más conocidas , se propone que los ácidos silícicos sean oligoméricos o poliméricos . Nunca se ha identificado ningún ácido silícico simple , ya que estas especies son principalmente de interés teórico.
Dependiendo del número de átomos de silicio presentes, existen ácidos mono y polisilícicos (di, tri, tetrasilícicos, etc.). No se han obtenido ácidos silícicos bien definidos en una forma que haya sido caracterizada por cristalografía de rayos X.
Los ácidos silícicos pueden verse como formas hidratadas de sílice, concretamente 2 H 2 x SiO x +2 = SiO 2 ·(H 2 O) x . De hecho, en soluciones concentradas, los ácidos silícicos generalmente se polimerizan y condensan y, en última instancia, se degradan a dióxido de silicio y agua . Las etapas intermedias pueden ser líquidos muy espesos o sólidos tipo gel . [4] [5] [6] La deshidratación de este último produce una forma dura y translúcida de sílice con poros a escala atómica, llamada gel de sílice , que se usa ampliamente como agente absorbente y secante de agua .
La sílice se disuelve muy moderadamente en agua [ cita requerida ] y está presente en el agua de mar en concentraciones inferiores a 100 partes por millón . En tales soluciones diluidas, se supone que la sílice existe como ácido ortosilícico. Los cálculos teóricos indican que la disolución de la sílice en agua se produce mediante la formación de un complejo SiO 2 ·2H 2 O y luego ácido ortosilícico. [7]
El doble enlace silicio-oxígeno del ácido metasilícico, implícito en la fórmula H 2 SiO 3 , es hipotético o muy inestable. Estos dobles enlaces se pueden hidratar formando un par de grupos hidroxilo ( -OH ): [4]
Por ejemplo,
o
Alternativamente, el ácido metasilícico puede formar polímeros cíclicos [−SiO(OH) 2 −] n , que pueden abrirse mediante hidratación para formar polímeros de cadena HO[−SiO(OH) 2 −] n H. De manera similar, el ácido disilícico tiende a formar polímeros complejos con una unidad tetravalente, [=Si 2 O 3 (OH) 2 =] n . Por el contrario, los ácidos oligoméricos y poliméricos pueden despolimerizarse mediante hidrólisis de los puentes Si-O-Si , o dichos puentes pueden crearse mediante condensación :
Al igual que los silanoles orgánicos , los ácidos silícicos son ácidos débiles. El ácido ortosilícico tiene potenciales de disociación calculados p K a 1 = 9,84, p K a 2 = 13,2 a 25 °C.
Los ácidos silícicos y los silicatos en solución reaccionan con los aniones de molibdato , produciendo complejos de silicomolibdato de color amarillo. Esta reacción se ha utilizado para valorar el contenido de silicio en soluciones acuosas y determinar su naturaleza. En una preparación típica, se encontró que el ácido ortosilícico monomérico reaccionaba completamente en 75 segundos, el ácido pirosilícico dimérico en 10 minutos y los oligómeros superiores en un tiempo considerablemente más largo. La reacción no se observa con sílice coloidal . [8]
El grado de polimerización de los ácidos silícicos en solución acuosa se puede determinar por su efecto sobre el punto de congelación de la solución ( crioscopia ). [8]
El ácido silícico fue invocado por Jöns Jacob Berzelius a principios del siglo XIX para explicar la disolución del dióxido de silicio (sílice, cuarzo) en agua, concretamente mediante la reacción de hidratación :
Basándose en las curvas de presión de vapor del gel de sílice , Reinout Willem Van Bemellen argumentó que no existían hidratos de sílice , sólo gel de sílice. Por otro lado, Gustav Tschermak von Seysenegg creía haber observado diferentes ácidos silícicos como productos de descomposición de geles de silicato naturales . [9]
El primer ácido silícico cristalino se preparó a partir del filosilicato natrosilita ( Na 2 Si 2 O 5 ) en 1924. Se conocen más de 15 ácidos cristalinos que comprenden al menos seis modificaciones de H 2 Si 2 O 5 . Algunos ácidos pueden adsorber e intercalar moléculas orgánicas y, por tanto, son alternativas interesantes a la sílice. [10]
Los ácidos silícicos cristalinos se pueden preparar eliminando los cationes de sodio de soluciones de silicatos de sodio con una resina de intercambio iónico o tratando los silicatos de sodio con ácido sulfúrico concentrado . [10]
