ケイ酸の化学的性質と構造

ケイ酸（silicic acid）は、ケイ素、酸素、水素から構成される化合物の総称です。一般的に化学式 [SiOx(OH)4−2x]n で表され、代表的なものとしてオルトケイ酸（H4SiO4）やメタケイ酸（H2SiO3）などが知られています。岩石学などの分野では、二酸化ケイ素（SiO2）の含有量を指してケイ酸と呼ぶこともあります。

主要なケイ酸の種類

ケイ酸には、その重合度や構造によっていくつかの形態が存在します。

• オルトケイ酸（H4SiO4）：最も単純なケイ酸の単位であり、単離が困難とされてきましたが、2017年にテトラベンジルオキシシランの水素化分解により合成が報告されました。
• メタケイ酸（H2SiO3）：SiO4四面体が鎖状または環状に連結した構造を持つ化合物の総称です。

化学的性質

ケイ酸は水溶液中で不安定であり、容易に重合してポリケイ酸を形成します。ケイ酸アルカリの濃溶液に酸を加えると、白色無定形の膠状物体が生成されます。これを乾燥させると水を失い、最終的に二酸化ケイ素のキセロゲル（シリカゲル）となります。

ケイ酸は熱水やアルカリには溶けますが、酸には溶けにくい性質を持ちます。また、フッ化水素と反応するとヘキサフルオロケイ酸（H2SiF6）を生成します。

電離平衡

オルトケイ酸は水溶液中で電離し、pHや濃度に応じて様々なポリケイ酸イオンを形成します。特に塩基性溶液中では、重合した化学種が存在することがラマンスペクトル等で確認されています。