СИЛИКАТ НАТРИЯ (NA2SIO3): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРИМЕНЕНИЕ, РИСКИ - ХИМИЯ - 2024

Силиката натрия представляет собой неорганическое соединение , состоящее из двух ионов натрия Na ⁺ и силикатного аниона SiO ₃ ^{2 -} . Это также указанная молекула состоит из оксида кремния SiO ₂ и оксида натрия Na ₂ O. Его химическая формула может быть выражена как Na ₂ SiO ₃ или Na также ₂ O . SiO ₂ .

Однако состав силиката натрия может варьироваться в зависимости от соотношения SiO ₂ / Na ₂ O по массе или в молях. Его еще называют растворимым силикатом или жидким стеклом. Его можно получить в виде порошка, крупных кристаллов или в виде растворов.

Твердый силикат натрия Na ₂ SiO ₃ . Ондржей Мангл. Источник: Wikimedia Commons.

Силикат натрия широко используется в моющих средствах и мыле, поскольку он смягчает воду, делая очистку более эффективной. Он также входит в состав таких продуктов, как крем для бритья.

Это сырье для приготовления кремниевых катализаторов SiO ₂ . Его растворы используются в качестве клея во многих областях, от клейкой бумаги и картона до стекла, фарфора, огнеупорных форм, цемента и абразивных дисков.

Поскольку это полностью негорючий материал, он используется для изготовления огнестойких тканей, поскольку он огнестойкий, а также в качестве покрытия для средств защиты.

Структура

Упрощенная структура полимеров в растворах силиката натрия. Benjah-bmm27. Источник: Wikimedia Commons.

Общая формула силикатов натрия - xSiO ₂ / Na ₂ O, где x - молярное или массовое отношение.

Молярное соотношение означает количество молей SiO _2, деленное на количество молей Na ₂ O. Весовое соотношение означает массу SiO _2, деленную на массу Na ₂ O.

Добавление большего количества щелочи (Na ₂ O) изменяет молярное или массовое соотношение.

Раствор силиката натрия с низким молярным соотношением, например 1/1 (1 моль SiO ₂ и 1 моль Na ₂ O), помимо ионов содержит в основном SiO ₄ ^{4 -} мономеры и S ₂ O ₅ ^{2 -} димеры. Na ⁺ .

Раствор с высоким молярным соотношением, например 3,3 / 1 (3,3 моля SiO ₂ на каждый моль Na ₂ O), имеет высокую долю полимерных частиц или полимеров кремния и кислорода.

Номенклатура

-Силикат натрия

-Метасиликат натрия

-Растворимое стекло

-Стакан воды (от англ. Water glass)

-Растворимый силикат

Свойства

Физическое состояние

-Твердые крупные куски, похожие на сине-зеленые кристаллы

-От бесцветного до белого твердого порошка

-Бесцветные водные растворы.

Молекулярный вес

Из формулы Na ₂ SiO ₃ : 122,063 г / моль.

Температура плавления

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° С

плотность

Это зависит от соотношения SiO ₂ / Na ₂ O.

Растворимость

Когда он имеет форму больших кусков зеленоватого стекла, он растворяется в воде при нагревании и под высоким давлением. Порошок немного более растворим, но в обоих случаях его растворимость зависит от количества натрия или Na ₂ O в нем.

Чем выше содержание натрия (в форме Na ₂ O), тем быстрее он растворяется.

pH

Его водные растворы сильно щелочные.

Химические свойства

Его получают в промышленных масштабах с массовым соотношением SiO ₂ / Na ₂ O от 1,5 до 3,3. По мере увеличения соотношения SiO ₂ растворимость в воде и щелочность уменьшаются.

Растворение твердого силиката в воде может образовывать гелеобразные или высоковязкие смеси.

Порошок силиката натрия может легко растворяться, то есть, если он содержит большое количество Na ₂ O, он имеет тенденцию легко поглощать воду из окружающей среды.

Если pH их растворов понижается путем добавления кислоты, образуется гель.

Другие свойства

Не горюч.

получение

Для получения силикатов натрия кварцевый песок SiO ₂ плавится с безводным карбонатом натрия Na ₂ CO ₃ в открытой печи. Молярное отношение песка к карбонату натрия может варьироваться от 0,5 до 3,75.

Месторождения кремнеземистого песка в Индии. ರವಿಮುಂ. Источник: Wikimedia Commons.

Приложения

В мыле и моющих средствах

Силикаты натрия являются одними из первых соединений, используемых в составах моющих средств.

Моющие средства обычно содержат в своем составе силикат натрия. Автор: Карунасангхви. Источник: Pixabay.

Силикат натрия связывает ионы кальция Ca ²⁺ и магния Mg ²⁺ , устраняя так называемую жесткость воды, то есть смягчая ее. При этом образуются нерастворимые осадки, поэтому его используют в небольших количествах.

Действие силиката натрия позволяет моющему средству действовать без влияния упомянутых ионов на процесс очистки.

В катализаторах и силикагелях

Силикагели обычно получают путем подкисления раствора силиката натрия до pH менее 10 или 11. Время, необходимое для образования геля, варьируется.

Силикагель. Для его приготовления требуется силикат натрия. Осушители. Источник: Wikimedia Commons.

Кремнезем можно получить путем смешивания силиката натрия с сильной минеральной кислотой. Силикат натрия используется при производстве основ для катализаторов, поскольку он является источником кремнезема SiO ₂ .

В качестве клея или клея

Концентрированные водные растворы силиката натрия используются в качестве клеев и герметиков. Они выдерживают температуру до 1100 ° C.

Основное применение клеев из силиката натрия - это клейкая бумага, гофрированный или гофрированный картон, коробки и картонные коробки. Также для склеивания или агломерации древесины или для приклеивания металла к различным материалам.

Гофрокартон или профнастил изготавливается с использованием силикатно-натриевого клея. Автор: Stux. Источник: Pixabay.

Применяется для склеивания стекла, фарфора, керамики, текстиля, кожи и т. Д. Для склеивания стекловолокна, оптического стекла и тары из ударопрочного стекла.

Он позволяет приготовить огнеупорный цемент для изготовления резервуаров, котлов, печей и форм для литья металлов, а также для изготовления водостойких или кислотостойких растворов или цементов.

Силикаты натрия могут реагировать с фторидами кремния с образованием кислотостойких цементов с низкой тенденцией к усадке и тепловым расширением, аналогичным стали.

Они также используются для изготовления цемента для абразивных дисков, используемых для полировки.

В буровых растворах для нефтяных скважин

Силикат натрия в течение многих лет использовался в качестве химического раствора при бурении определенных типов пластов с очень высокой проницаемостью, например, состоящих из песка.

Высокая проницаемость означает, что он легко пропускает жидкости.

Его добавляют вместе с соединением, которое активирует силикат с образованием полимера. Этот полимер обеспечивает прочность, жесткость и снижает проницаемость в зернистых грунтах.

Поскольку почва менее проницаема, жидкость не проходит через нее свободно, и таким образом предотвращается потеря жидкости во время фазы бурения скважины.

Бурение нефтяных скважин. Oil_Rig_NT8.jpg: * производная работа: Mudgineer (разговор) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative работа: Malyszkz. Источник: Wikimedia Commons.

В различных приложениях

Силикат натрия также имеет множество применений. Некоторые упомянуты ниже.

-В средствах повседневного ухода, например, входит в состав кремов для бритья.

-В водоподготовке.

-При отбеливании текстиля, например шерсти.

-При отбеливании бумажной массы. Например, для отбеливания измельченной древесины используется смесь, содержащая, среди прочего, перекись водорода и силикат натрия. Силикат натрия используется для связывания ионов металлов, которые ускоряют разложение пероксида.

-Для изготовления огнестойких тканей. Как антипирен и как покрытие для средств защиты.

-В кремнеземных пигментах.

-Для обнаружения зерен кукурузы, пораженных насекомыми. Используется смесь силиката натрия и воды, в которой зараженные зерна быстро всплывают на поверхность.

-В электроосаждении цинка.

-Чистить металлы.

-При флотации минералов он используется как диспергатор шлама и ила и как кондиционер для поверхности минералов.

-Для пропитки дерева.

риски

Силикат натрия из-за высокого содержания щелочи является сильным раздражителем для кожи, глаз и слизистых оболочек. При проглатывании он может быть токсичным и раздражать слизистые оболочки так же, как растворы каустической соды.

Его следует хранить отдельно от сильных кислот, металлов и галогенов, таких как фтор, с которыми он бурно реагирует.

Ссылки

1. Эбнесаджад, С. (2015). Характеристики адгезионных материалов. Растворимые силикаты (силикат калия и натрия). В Справочнике по клеям и подготовке поверхности. Восстановлено с sciencedirect.com.
2. Финк, JK (2012). Добавки, снижающие водоотдачу. Метасиликат натрия. В Руководстве инженера-нефтяника по нефтепромысловым химикатам и жидкостям (второе издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
3. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Силикат натрия. Национальный центр биотехнологической информации. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Кирк-Отмер. (1984). Энциклопедия химической технологии, 3-е изд., John Wiley and Sons.
5. Маэда, К. и др. (2007). Цеолиты из MOF в пористые материалы - 40 - ^я годовщина Международной конференции Цеолита. В исследованиях в области наук о поверхности и катализа. Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Чопаде, С.П. и Нагараджан, К. (2000). Моющие составы: ионный обмен. В энциклопедии сепарационной науки. Восстановлено с sciencedirect.com.
7. Гарсия-Лодейро, И. и др. (2015). Важнейшие выводы о дизайне смесей активированных щелочами вяжущих на основе цемента. Влияние силикатов: степень полимеризации растворимых силикатов. В Справочнике по щелочно-активированным цементам, строительным растворам и бетонам. Восстановлено с sciencedirect.com.