NATRIUMSILIKAATTI (NA2SIO3): RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ, RISKIT - KEMIA - 2026

Natriumsilikaattia on epäorgaaninen yhdiste, joka koostuu kahdesta natriumioneja Na ⁺ ja silikaatin anioni SiO ₃ ^{2 -}. Se on myös mainittu molekyyli koostuu piidioksidin SiO ₂ ja natrium-oksidi Na ₂ O. Sen kemiallinen kaava voidaan ilmaista Na ₂ SiO ₃ tai Na myös ₂ O . SiO ₂.

Kuitenkin, koostumus natriumsilikaatin voi vaihdella riippuen SiO ₂ / Na ₂ O-suhde painosta tai mooleina. Sitä kutsutaan myös liukoiseksi silikaatiksi tai vesilasiin. Sitä voidaan saada jauheen, suurten kidemaisten kappaleiden tai liuosten muodossa.

Kiinteää natriumsilikaattia Na ₂ SiO ₃. Ondřej Mangl. Lähde: Wikimedia Commons.

Natriumsilikaattia käytetään laajalti pesuaineissa ja saippuissa, koska se pehmentää vettä ja tekee puhdistuksesta entistä tehokkaampaa. Se on myös osa tuotteita, kuten parranajovoide.

Se on raaka-aine SiO _2- piidioksidikatalyyttien valmistukseen. Sen ratkaisuja käytetään liimana monissa sovelluksissa, liimapaperista ja -kartongista lasiin, posliiniin, tulenkestäviin muotteihin, sementtiin ja hiomalevyihin.

Koska se on täysin palamaton materiaali, sitä käytetään palonkestävien kankaiden valmistukseen, koska se on palonestoaine, ja suojalaitteiden pinnoitteeksi.

Rakenne

Polymeerien yksinkertaistettu rakenne natriumsilikaattiliuoksissa. Benjah-bmm27. Lähde: Wikimedia Commons.

Yleinen kaava natriumsilikaatit on xSiO ₂ / Na ₂ O jossa x on molaarinen tai painosuhde.

Moolisuhde avulla moolimäärän SiO ₂ jaettuna moolien lukumäärä Na ₂ O. painosuhde tarkoittaa paino SiO ₂ jaettuna paino Na ₂ O.

Lisäämällä alkalia (Na ₂ O) muuttaa molaarinen tai painosuhde.

Natriumsilikaattiliuos, jolla on alhainen moolisuhde, esimerkiksi 1/1 (1 mooli SiO ₂ ja 1 mooli Na ₂ O), sisältää ionien lisäksi pääasiassa SiO ₄ ^{4 -} monomeerejä ja S ₂ O ₅ ^{2 -} dimeerejä. Na ⁺.

Liuos, jossa on korkea moolisuhde, kuten 3,3 / 1 (3,3 mol SiO ₂ jokaista moolia Na ₂ O) on suuri osuus polymeerisiä yhdisteitä tai polymeerejä, piitä ja happea.

nimistö

- Natriumsilikaatti

- Natriummetasilikaatti

- Liukoinen lasi

-Vesilasi (englantilaisesta vesilasi)

- Liukoinen silikaatti

ominaisuudet

Fyysinen tila

- Kiinteä suurina paloina, jotka ovat samanlaisia ​​kuin sinivihreät kiteet

-Väritön tai valkoinen kiinteä jauhe

-Väritön vesiliuos.

Molekyylipaino

Kaavasta Na ₂ SiO ₃: 122,063 g / mol.

Sulamispiste

Na ₂ SiO ₃: 1089 ° C

Tiheys

Se riippuu SiO ₂ / Na ₂ O -suhde.

Liukoisuus

Kun se on suurien vihertävän lasin kappaleiden muodossa, se liukenee veteen kuumennettaessa ja korkeassa paineessa. Jauhe on hieman liukoinen, mutta molemmissa tapauksissa sen liukoisuus riippuu määrä natriumia tai Na ₂ O se sisältää.

Mitä korkeampi natriumpitoisuus (muodossa Na ₂ O) sitä nopeammin se liukenee.

pH

Sen vesiliuokset ovat voimakkaasti emäksisiä.

Kemiallisia ominaisuuksia

Se on kaupallisesti valmistettu SiO ₂ / Na ₂ O suhteet paino vaihtelee 1,5-3,3. Kun SiO ₂ kasvaa suhteessa, vesiliukoisuus ja emäksisyys vähenevät.

Kiinteän silikaatin liukeneminen veteen voi muodostaa gelatiinimaisia ​​tai erittäin viskooseja seoksia.

Natriumsilikaattijauhe voi olla heikentävä, ts. Jos siinä on paljon Na ₂ O: ta, sillä on taipumus absorboida vettä helposti ympäristöstä.

Jos niiden liuosten pH laskee lisäämällä happea, muodostuu geeli.

Muut ominaisuudet

Se ei ole palavaa.

Saada

Saada natriumsilikaatit, kvartsihiekka SiO ₂ sulatetaan kanssa vedettömän natriumkarbonaatin Na ₂ CO ₃ avoimessa uunissa. Hiekan ja natriumkarbonaatin moolisuhde voi vaihdella kaupallisesti välillä 0,5 - 3,75.

Piidioksidihiekkaesiintymät Intian alueella. ರವಿಮುಂ. Lähde: Wikimedia Commons.

Sovellukset

Saippuissa ja pesuaineissa

Natriumsilikaatit ovat ensimmäisten yhdisteiden joukossa, joita käytetään pesuaineformulaatioissa.

Puhdistusaineet sisältävät koostumuksessaan yleensä natriumsilikaattia. Kirjoittaja: Karunasanghvi. Lähde: Pixabay.

Natriumsilikaatti erottaa kalsium Ca ^2+- ja magnesium Mg ²⁺ -ionit eliminoimalla niin kutsutun veden kovuuden eli pehmentämällä sitä. Näin tekemällä muodostuu liukenemattomia saostumia, joten sitä käytetään pieninä määrinä.

Natriumsilikaatin vaikutus antaa pesuaineen toimia ilman, että mainitut ionit vaikuttavat puhdistusprosessiin.

Katalyyteissä ja silikageeleissä

Silikageelejä valmistetaan yleensä happamalla natriumsilikaattiliuosta pH-arvoon alle 10 tai 11. Geeliytymiseen tarvittava aika vaihtelee.

Silikageeli. Natriumsilikaattia tarvitaan sen valmistamiseksi. Desiccants. Lähde: Wikimedia Commons.

Piidioksidi voidaan valmistaa sekoittamalla natriumsilikaattia vahvan mineraalihapon kanssa. Natriumsilikaattia käytetään katalyyttien emästen valmistuksessa, koska se on piidioksidin SiO ₂ lähde.

Liima-aineena

Natriumsilikaatin väkeviä vesiliuoksia käytetään liimoina ja tiivistysaineina. Ne kestävät jopa 1100 ° C: n lämpötiloja.

Natriumsilikaattiliimojen pääasialliset käyttökohteet ovat liimapaperi, aaltopahvi, aaltopahvi, laatikot ja pahvit. Myös puun liimaamiseen tai yhdistämiseen tai metallin kiinnittämiseen erityyppisiin materiaaleihin.

Aalto- tai aaltopahvi valmistetaan natriumsilikaattiliimalla. Kirjoittaja: Stux. Lähde: Pixabay.

Sitä käytetään lasin, posliinin, keramiikan, tekstiilien, nahan jne. Liimaamiseen. Lasikuitulajien, optisen lasin ja iskunkestävien lasisäiliöiden liimaamiseen.

Se mahdollistaa tulenkestävien sementtien valmistuksen säiliöiden, vedenkeittimien, uunien ja muottien rakentamiseksi metallivalua varten sekä vesitiivis tai haponkestävä laasti tai sementti.

Natriumsilikaatit voivat reagoida piifluoridien kanssa tuottaakseen haponkestäviä sementtejä, joilla on pieni taipumus kutistua ja joiden lämpölaajeneminen on samanlainen kuin teräksen.

Niitä käytetään myös sementtien valmistukseen kiillottamiseen käytettäville hiomalevyille.

Öljykaivojen porausnesteissä

Natriumsilikaattia on käytetty monien vuosien ajan kemiallisena laastana poraamalla erityyppisiä muodostelmia, joilla on erittäin korkea läpäisevyys, kuten hiekkaa sisältävät muodostelmat.

Suuri läpäisevyys tarkoittaa, että se pääsee nesteet helposti läpi.

Se lisätään yhdessä yhdisteen kanssa, joka aktivoi silikaatin polymeerin muodostamiseksi. Tämä polymeeri tarjoaa lujuuden, jäykkyyden ja vähentää läpäisevyyttä rakeisissa maaperäissä.

Koska maaperä on vähemmän läpäisevä, neste ei kulje vapaasti sen läpi ja tällä tavoin vältetään nesteen menetykset kaivon porausvaiheen aikana.

Öljykaivojen poraus. Oil_Rig_NT8.jpg: * johdannaisteos: Mudgineer (keskustelu) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderirative työ: Malyszkz. Lähde: Wikimedia Commons.

Eri sovelluksissa

Natriumsilikaatilla on myös erilaisia ​​käyttötarkoituksia. Jotkut mainitaan alla.

- Esimerkiksi päivittäisissä hoitotuotteissa se on parranajovoiteiden osa.

- Vedenkäsittelyssä.

- Tekstiilien kuten villa valkaisussa.

- paperimassan valkaisussa. Esimerkiksi jauhetun puun valkaisemiseksi käytetään seosta, joka sisältää vetyperoksidia ja natriumsilikaattia muiden aineosien joukossa. Natriumsilikaattia käytetään metalli-ionien eristämiseen, joilla on taipumus nopeuttaa peroksidin hajoamista.

-Tulenkestävien kankaiden valmistukseen. Palonsuoja-aineena ja suojalaitteiden pinnoitteena.

- piidioksidipigmentteissä.

- Hyönteisten tartuttamien maissin ytimien havaitsemiseksi. Käytetään natriumsilikaatin ja veden seosta, jossa saastuneet jyvät kelluvat nopeasti pinnalle.

-Sinkin sähkömaalauksessa.

- Puhdistaa metallit.

- Mineraalien vaahdotuksessa sitä käytetään lietteen ja lietteen dispergointiaineena ja mineraalipinnan hoitoaineena.

- Puun kyllästämiseksi.

riskit

Natriumsilikaatti on korkean alkalipitoisuutensa vuoksi voimakkaasti ärsyttävä iholle, silmille ja limakalvoille. Nieltynä se voi olla myrkyllistä ja ärsyttää limakalvoja samalla tavoin kuin kaustinen soodaliuos.

Sitä on varastoitava erillään vahvoista hapoista, metalleista ja halogeeneista, kuten fluorista, joiden kanssa se reagoi kiivaasti.

Viitteet

1. Ebnesajjad, S. (2015). Liima-aineiden ominaisuudet. Liukenevat silikaatit (kalium- ja natriumsilikaatti). Liima- ja pintakäsittelykäsikirja. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Nestehäviölisäaineet. Natriummetasilikaatti. Öljykenttäkemikaalien ja -nesteiden öljyinsinöörioppaassa (toinen painos). Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
3. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Natriumsilikaatti. Kansallinen bioteknologiatietokeskus. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3. painos, John Wiley and Sons.
5. Maeda, K. et ai. (2007). Zeoliitit välillä MOF huokoista Materiaalit - 40 ^th vuotta kansainvälisen zeoliitti konferenssissa. Pinta- ja katalysointitutkimuksissa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Chopade, SP ja Nagarajan, K. (2000). Pesuaineformulaatiot: ioninvaihto. Erotustieteen tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. et ai. (2015). Ratkaisevia näkemyksiä alkaliaktivoitujen sementtipohjaisten sideaineiden seossuunnittelusta. Silikaattien vaikutus: liukoisen silikaatin polymeroitumisaste. Alkali-aktivoitujen sementtien, laastien ja betonien käsikirja. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.