СИЛІКАТ НАТРІЮ (NA2SIO3): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИКОРИСТАННЯ, РИЗИКИ - ХІМІЯ - 2025

Силікату натрію являє собою неорганічну сполуку , що складається з двох іонів натрію Na ⁺ і силікатної аниона SiO ₃ ^{2 -} . Це також зазначена молекула складається з оксиду кремнію SiO ₂ і оксиду натрію Na ₂ O. Його хімічна формула може бути виражена як Na ₂ SiO ₃ або Na також ₂ O . SiO ₂ .

Однак склад силікату натрію може змінюватись залежно від співвідношення SiO ₂ / Na ₂ O по вазі або в молях. Його ще називають розчинним силікатом або водним склом. Він може бути отриманий у вигляді порошку, великих кристалоподібних шматочків або у вигляді розчинів.

Твердий силікат натрію Na ₂ SiO ₃ . Ондржей Мангл. Джерело: Wikimedia Commons.

Силікат натрію широко застосовується в миючих засобах і милах, оскільки він пом’якшує воду, роблячи очищення більш ефективним. Він також входить до складу таких продуктів, як крем для гоління.

Це сировина для отримання кремнеземних каталізаторів SiO ₂ . Його розчини використовуються як клей у багатьох сферах застосування, починаючи від клейкого паперу та картону, закінчуючи склом, фарфором, вогнетривкими формами, цементними та абразивними дисками.

Оскільки він є абсолютно негорючим матеріалом, його використовують для виготовлення вогнестійких тканин, як вогнезахисних, так і як покриття для захисних засобів.

Будова

Спрощена структура полімерів у розчинах силікату натрію. Benjah-bmm27. Джерело: Wikimedia Commons.

Загальна формула для силікатів натрію - xSiO ₂ / Na ₂ O, де x - молярне або вагове відношення.

Молярне відношення означає кількість молей SiO _2, поділене на кількість молей Na ₂ O. Вагове співвідношення означає вагу SiO _2, поділене на вагу Na ₂ O.

Додавання більше лугу (Na ₂ O) змінює молярне або вагове співвідношення.

Розчин силікату натрію з низьким мольним співвідношенням, наприклад 1/1 (1 моль SiO ₂ і 1 моль Na ₂ O) містить, крім іонів, переважно SiO ₄ ^{4 -} мономери та S ₂ O ₅ ^{2 -} димери Na ⁺ .

Розчин з високим мольним співвідношенням, таким як 3,3 / 1 (3,3 молей SiO ₂ на кожен моль Na ₂ O), має високу частку полімерних видів або полімерів кремнію та кисню.

Номенклатура

-Натрій силікат

-Натрієвий метасилікат

-Розчинне скло

-Кляск води (від англійського склянки води)

-Розчинний силікат

Властивості

Фізичний стан

-Твердими великими шматочками, схожими на синьо-зелені кристали

-Безбарвлений до білого твердого порошку

-Безбарвні водні розчини.

Молекулярна маса

З формули Na ₂ SiO ₃ : 122,063 г / моль.

Точка плавлення

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Щільність

Це залежить від співвідношення SiO ₂ / Na ₂ O.

Розчинність

Коли він у вигляді великих шматочків зеленуватого скла, він розчинний у воді при нагріванні та під високим тиском. Порошок є трохи більш розчинним, але в обох випадках його розчинність залежить від кількості натрію або Na ₂ O, який він містить.

Чим вище вміст натрію (у вигляді Na ₂ O), тим швидше він розчиняється.

рН

Водні його розчини сильно лужні.

Хімічні властивості

Його комерційно готують у співвідношеннях SiO ₂ / Na ₂ O за масою від 1,5 до 3,3. Зі збільшенням співвідношення SiO ₂ зменшується розчинність у воді та лужність.

Розчинення твердого силікату у воді може утворювати желеподібні або сильно в'язкі суміші.

Порошок силікату натрію може бути чудовим, тобто, якщо він має велику кількість Na ₂ O, він, як правило, легко поглинає воду з навколишнього середовища.

Якщо pH їх розчинів знижується додаванням кислоти, утворюється гель.

Інші властивості

Він не горючий.

Отримання

Для отримання силікатів натрію кремнеземний пісок SiO ₂ плавиться безводним карбонатом натрію Na ₂ CO ₃ у відкритій печі. Молярне відношення піску до карбонату натрію може комерційно коливатися від 0,5 до 3,75.

Родовища кремнеземного піску в районі Індії. ರವಿಮುಂ. Джерело: Wikimedia Commons.

Програми

У милах та миючих засобах

Натрієві силікати є одними з перших сполук, які використовуються в миючих складах.

Миючі засоби зазвичай містять в своєму складі силікат натрію. Автор: Карунасангві. Джерело: Pixabay.

Секатори силікату натрію іони кальцію Са ²⁺ та магнію Mg ²⁺ , усуваючи, що називається, твердість води, тобто пом'якшують її. При цьому утворюються нерозчинні осади, тому його використовують у невеликій кількості.

Дія силікату натрію дозволяє миючому засобу функціонувати без згаданих іонів, що впливають на процес очищення.

У каталізаторах і силікагелях

Силікагелі зазвичай готують шляхом підкислення розчину силікату натрію до рН менше 10 або 11. Час, необхідний для гелювання, змінюється.

Силікагель. Для його приготування потрібен силікат натрію. Десиканти. Джерело: Wikimedia Commons.

Кремній крем можна приготувати, змішуючи силікат натрію з сильною мінеральною кислотою. Силікат натрію використовується при виробництві підстав для каталізаторів, оскільки він є джерелом кремнезему SiO ₂ .

Як клей або клей

Концентровані водні розчини силікату натрію використовують як клеї та герметики. Вони витримують температуру до 1100 ° C.

Основні сфери застосування силікатних клеїв натрію - у клейовому папері, гофрованому або гофрованому картоні, коробках та коробках. Також для склеювання або агломерації деревини або для приклеювання металу до різних видів матеріалів.

Профнастил або профнастил виготовляють за допомогою силікатного клею натрію. Автор: Stux. Джерело: Pixabay.

Застосовується для склеювання скла, порцеляни, кераміки, текстилю, шкіри тощо. Для склеювання скловолокна, оптичного скла та стійких до ударів скляних контейнерів.

Це дозволяє готувати вогнетривкі цементи для будівництва резервуарів, чайників, печей і форм для лиття металів, а також виготовляти водонепроникні або кислотостійкі ступки або цементи.

Силікати натрію можуть реагувати з фторидами кремнію з утворенням кислотостійких цементів із низькою тенденцією до усадки та термічним розширенням, подібним до сталі.

Вони також використовуються для виготовлення цементів для абразивних дисків, які використовуються для полірування.

У нафтових свердловинах буріння рідин

Силікат натрію застосовується протягом багатьох років як хімічна затірка під час буріння певних типів утворень з дуже високою проникністю, таких як пісок, що складається з піску.

Висока проникність означає, що вона легко пропускає рідини.

Він додається разом із сполукою, яка активує силікат з утворенням полімеру. Цей полімер забезпечує міцність, жорсткість і знижує проникність в зернистих ґрунтах.

Оскільки ґрунт менш проникний, рідина не проходить через нього вільно, і таким чином уникнути втрати рідини під час фази буріння свердловини.

Буріння нафтових свердловин. Oil_Rig_NT8.jpg: * похідна робота: Mudgineer (розмова) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative work: Malyszkz. Джерело: Wikimedia Commons.

У різних додатках

Силікат натрію також має різноманітне використання. Деякі з них згадуються нижче.

-При щоденних доглядах, наприклад, це компонент кремів для гоління.

-При обробці води.

-При відбілюванні текстилю, такого як вовна.

-У відбілюванні паперової маси. Наприклад, для відбілювання меленої деревини використовується суміш, що містить перекис водню та силікат натрію серед інших інгредієнтів. Силікат натрію використовується для секвестрування іонів металів, які, як правило, прискорюють розкладання пероксиду.

-Для виготовлення вогнестійких тканин. Як вогнезахисний агент і як покриття для захисних засобів.

-У пігменти кремнезем.

-Виявити кукурудзяні ядра, заражені комахами. Використовується суміш силікату натрію та води, в якій заражені зерна швидко спливають на поверхню.

-В електроосадження цинку.

-Очистити метали.

-При флотації корисних копалин використовується як диспергатор для мулу та мулу і як кондиціонер для поверхні мінералів.

-Для просочення деревини.

Ризики

Силікат натрію завдяки високому вмісту лугу є сильним подразником для шкіри, очей та слизових оболонок. При ковтанні це може бути токсичним і дратувати слизові оболонки аналогічно розчинам їдкої соди.

Він повинен зберігатися окремо від сильних кислот, металів та галогенів, таких як фтор, з якими він бурхливо реагує.

Список літератури

1. Ебнесаджад, С. (2015). Характеристика клейких матеріалів. Розчинні силікати (силікат калію та натрію). У посібнику з клеїв та підготовки поверхні. Відновлено з sciencedirect.com.
2. Фінк, ЖК (2012). Добавки для втрати рідини. Метасилікат натрію. У посібнику інженера-нафтовика з нафтових родовищ хімічних речовин і рідин (друге видання). Відновлено з sciencedirect.com.
3. Національна медична бібліотека США. (2019). Силікат натрію. Національний центр інформації про біотехнології. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Кірк-Отмер. (1984). Енциклопедія хімічної технології, 3-е видання, Джон Вілі та сини.
5. Maeda, K. та ін. (2007). Цеоліти від MOF до пористих матеріалів - 40 ^- річчя Міжнародної конференції з цеоліту. У дослідженнях з питань поверхневих наук та каталізу. Відновлено з sciencedirect.com.
6. Chopade, SP та Nagarajan, K. (2000). Склади миючих засобів: іонообмін. В Енциклопедії розділової науки. Відновлено з sciencedirect.com.
7. Гарсія-Лодейро, І. та ін. (2015). Важливі уявлення про суміш конструкцій сполучних на основі цементу на основі лугу. Дія силікатів: ступінь полімеризації розчинних силікатів. У довіднику цементів, активованих лугом, бетонів. Відновлено з sciencedirect.com.