SILICAT DE SODIU (NA2SIO3): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, RISCURI - CHIMIE - 2025

Silicat de sodiu este un compus anorganic care constă din doi ioni de sodiu Na ⁺ și un anion de silicat de SiO ₃ ^{2 -} . Se spune de asemenea moleculă constă dintr - o silice SiO ₂ și oxid de sodiu Na ₂ O. Sale formula chimică poate fi exprimată ca Na ₂ SiO ₃ sau Na , de asemenea , ₂ O . SiO ₂ .

Cu toate acestea, compoziția de silicat de sodiu poate varia în funcție de SiO ₂ / Na ₂ raportul O greutate sau în moli. Se mai numește silicat solubil sau sticlă cu apă. Poate fi obținută sub formă de pulbere, bucăți mari asemănătoare cristalului sau sub formă de soluții.

Solid silicat de sodiu Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Sursa: Wikimedia Commons.

Silicatul de sodiu este utilizat pe scară largă în detergenți și săpunuri, deoarece înmoaie apa, făcând curățarea mai eficientă. De asemenea, face parte din produse precum crema de ras.

Este materia primă pentru prepararea SiO ₂ catalizatori de silice . Soluțiile lor sunt utilizate ca adeziv în multe aplicații, de la hârtie adezivă și carton, până la sticlă, porțelan, matrițe refractare, ciment și discuri abrazive.

Deoarece este un material complet incombustibil, este utilizat pentru confecționarea țesăturilor ignifuge, întrucât este ignifug și ca acoperire pentru echipament de protecție.

Structura

Structura simplificată a polimerilor în soluții de silicat de sodiu. Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Formula generală pentru silicații de sodiu este xSiO ₂ / Na ₂ O unde x este raportul molar sau greutate.

Molar mijloace raportul număr de moli de SiO ₂ împărțit la numărul de moli de Na ₂ raport O. greutate înseamnă greutate SiO ₂ împărțit în greutate de Na ₂ O.

Adăugarea mai alcaline (Na ₂ O) se modifică raportul molar sau greutate.

O soluție de silicat de sodiu cu un raport molar scăzut, de exemplu 1/1 (1 mol de SiO ₂ și 1 mol de Na ₂ O) conține în principal SiO ₄ ^{4 -} monomeri și S ₂ O ₅ ^{2 -} dimerii în plus față de ionii Na ⁺ .

O soluție cu un raport molar ridicat , cum ar fi 3,3 / 1 (3,3 moli de SiO ₂ pentru fiecare mol de Na ₂ O) prezintă o proporție ridicată de specii polimerice sau polimeri de siliciu și oxigen.

Nomenclatură

-Silicat de sodiu

-Meticat silicat de sodiu

-Stic solubil

-Glazură de apă (din engleză water water)

-Silicat solubil

Proprietăți

Stare fizică

-Solid în bucăți mari similare cu cristalele albastru-verzui

-Solor de culoare albă până la alb

-Soluții apoase incolore.

Greutate moleculară

Din formula Na ₂ SiO ₃ : 122.063 g / mol.

Punct de topire

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Densitate

Depinde de SiO ₂ / Na ₂ O raport .

Solubilitate

Când are forma unor bucăți mari de sticlă verzuie, este solubil în apă, dacă este încălzit și sub presiune ridicată. Pulberea este puțin mai solubil, dar în ambele cazuri , solubilitatea sa depinde de cantitatea de sodiu sau Na ₂ O conține.

Cu cât conținutul de sodiu (sub formă de Na ₂ O) mai repede se dizolvă.

pH

Soluțiile sale apoase sunt puternic alcaline.

Proprietăți chimice

Acesta este preparat comercial în SiO ₂ / Na ₂ O raporturi în greutate , 1,5 până la 3.3. Pe măsură ce SiO ₂ crește în raport, solubilitatea în apă și alcalinitatea scad.

Dizolvarea silicatului solid în apă poate forma amestecuri gelatinoase sau foarte vâscoase.

Silicat de sodiu pulbere poate fi delicvescente, adică, în cazul în care aceasta are o mare cantitate de Na ₂ O, tinde să absoarbă cu ușurință apa din mediul inconjurator.

Dacă pH-ul soluțiilor lor este scăzut prin adăugarea de acid, se formează un gel.

Alte proprietăți

Nu este inflamabil.

Obținerea

Pentru a obține silicati de sodiu, nisip de siliciu SiO ₂ este topit cu anhidru de carbonat de sodiu Na ₂ CO ₃ într - un cuptor deschis. Raportul molar dintre nisip și carbonat de sodiu poate varia comercial între 0,5 și 3,75.

Depozite de nisip de siliciu într-o zonă din India. ರವಿಮುಂ. Sursa: Wikimedia Commons.

Aplicații

În săpunuri și detergenți

Silicații de sodiu sunt printre primii compuși utilizați în formulările de detergenți.

Detergenții conțin în general silicat de sodiu în compoziția lor. Autor: Karunasanghvi. Sursa: Pixabay.

Silicatul de sodiu sechestrează calciu ioni de calciu ² și magneziu Mg ²⁺ , eliminând ceea ce se numește duritatea apei, adică înmuierea acestuia. Procedând astfel, se formează precipitate insolubile, deci este utilizat în cantități mici.

Acțiunea silicatului de sodiu permite detergentului să funcționeze fără ca ionii menționați să afecteze procesul de curățare.

În catalizatori și geluri de silice

Gelurile de silice sunt preparate în mod obișnuit prin acidifierea unei soluții de silicat de sodiu la un pH mai mic de 10 sau 11. Timpul necesar pentru gel variază.

Gel de silice. Silicatul de sodiu este necesar pentru prepararea acestuia. Desicanții. Sursa: Wikimedia Commons.

Silica poate fi preparată amestecând silicatul de sodiu cu un acid mineral puternic. Silicat de sodiu este utilizat în fabricarea de baze pentru catalizatori, deoarece este sursa de silice SiO ₂ .

Ca adeziv sau lipici

Soluții apoase concentrate de silicat de sodiu sunt utilizate ca adezivi și agenți de etanșare. Pot rezista la temperaturi de până la 1100 ° C.

Principalele aplicații ale lipiciilor de silicat de sodiu sunt în hârtie adezivă, carton ondulat sau ondulat, cutii și cutii. De asemenea, pentru lipirea sau aglomerarea lemnului sau pentru aderarea metalului la diferite tipuri de materiale.

Placa ondulată sau ondulată este fabricată cu clei de silicat de sodiu. Autor: Stux. Sursa: Pixabay.

Se folosește pentru lipici de sticlă, porțelan, ceramică, textile, piele etc. Pentru lipirea fibrelor din sticlă, a sticlei optice și a sticlei rezistente la impact.

Permite prepararea cimenturilor refractare pentru construirea rezervoarelor, ceainicelor, cuptoarelor și matrițelor pentru turnarea metalelor, precum și pentru fabricarea de mortare sau cimenturi impermeabile sau rezistente la acizi.

Silicații de sodiu pot reacționa cu fluorurile de siliciu pentru a produce cimenturi rezistente la acid, cu tendință scăzută la contracție și o expansiune termică similară cu cea a oțelului.

De asemenea, sunt utilizate pentru fabricarea cimenturilor pentru discurile abrazive utilizate pentru lustruire.

În puțurile de ulei lichide de foraj

Silicatul de sodiu a fost folosit timp de mai mulți ani ca chit chimic în timpul forajului anumitor tipuri de formațiuni cu permeabilitate foarte mare, cum ar fi cele constând din nisip.

Permeabilitate ridicată înseamnă că permite lichidelor să treacă mai ușor.

Se adaugă împreună cu un compus care activează silicatul pentru a forma un polimer. Acest polimer oferă rezistență, rigiditate și reduce permeabilitatea în solurile granulare.

Întrucât solul este mai puțin permeabil, lichidul nu trece prin el în mod liber și, în acest fel, se evită pierderea lichidului în faza de foraj a puțului.

Găurirea cu godeuri de ulei. Oil_Rig_NT8.jpg: * lucru derivat: Mudgineer (discuție) Oil_Rig_NT.PNG: Lucrare Tosakaderivative: Malyszkz. Sursa: Wikimedia Commons.

În diferite aplicații

Silicatul de sodiu are, de asemenea, o varietate de utilizări. Unele sunt menționate mai jos.

-În produsele de îngrijire zilnică, de exemplu, este o componentă a cremelor de bărbierit.

-În tratarea apei.

-În albirea textilelor precum lâna.

-În albirea pastelor de hârtie. De exemplu, pentru albirea lemnului măcinat se folosește un amestec care conține peroxid de hidrogen și silicat de sodiu printre alte ingrediente. Silicatul de sodiu este folosit pentru a secasa ioni metalici, care tind să accelereze descompunerea peroxidului.

-Pentru fabricarea țesăturilor ignifuge. Ca ignifug și ca acoperire pentru echipament de protecție.

-În pigmenții de silice.

-Pentru a detecta sâmburii de porumb infestat de insecte. Se folosește un amestec de silicat de sodiu și apă în care grăunțele infestate plutesc rapid la suprafață.

-In electrodepozitia zincului.

-Pentru a curăța metalele.

-În flotarea mineralelor este utilizat ca dispersant pentru nămol și silt și ca balsam pentru suprafața mineralului.

-Pentru a impregna lemnul.

riscuri

Silicatul de sodiu, datorită conținutului ridicat de alcali, este un puternic iritant pentru piele, ochi și mucoase. Dacă este înghițit poate fi toxic și irită mucoasele într-un mod similar soluțiilor de sodă caustică.

Trebuie depozitat separat de acizi puternici, metale și halogeni, cum ar fi fluorul, cu care reacționează violent.

Referințe

1. Ebnesajjad, S. (2015). Caracteristicile materialelor adezive. Silicați solubili (silicat de potasiu și sodiu). În Manualul adezivilor și pregătirea suprafeței. Recuperat de la sciencedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Aditivi cu pierderi de fluide. Metasilicat de sodiu. În Ghidul inginerului petrolier pentru substanțele chimice și fluidele din câmpul petrolier (ediția a doua). Recuperat de la sciencedirect.com.
3. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Silicat de sodiu. Centrul Național de Informații Biotehnologice. Recuperat din pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Enciclopedia tehnologiei chimice, ediția a III-a, John Wiley și Sons.
5. Maeda, K. și colab. (2007). Zeoliti de la MOF la materiale poroase - 40 ^de ani de la Conferința Internațională Zeolită. În Studii de științe de suprafață și cataliză. Recuperat de la sciencedirect.com.
6. Chopade, SP și Nagarajan, K. (2000). Formulări de detergenți: schimb de ioni. În Enciclopedia Științei Separației. Recuperat de la sciencedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. și colab. (2015). Informații cruciale asupra designului mixului de lianți pe bază de ciment activat de alcali. Efectul silicatelor: gradul de polimerizare a silicaților solubili. În manualul de cimenturi, mortare și betoane cu activare alcalină. Recuperat de la sciencedirect.com.