NĀTRIJA SILIKĀTS (NA2SIO3): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS, RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Nātrija silikāts ir neorganisks savienojums, kas sastāv no divām nātrija jonu Na ⁺ un silikātu anjonu SiO ₃ ^{2 -} . Tas ir arī minētā molekula sastāv no silīcija dioksīda SiO ₂ un nātrija oksīda Na ₂ O. Tā ķīmiskā formula var tikt izteikts kā Na ₂ SiO ₃ vai Na arī ₂ O . SiO ₂ .

Tomēr nātrija silikāta sastāvs var mainīties atkarībā no SiO ₂ / Na ₂ O attiecības pēc svara vai molos. To sauc arī par šķīstošo silikātu vai ūdens stiklu. To var iegūt pulvera, lielu kristālveidīgu gabalu vai šķīdumu formā.

Ciets nātrija silikāts Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Avots: Wikimedia Commons.

Nātrija silikāts tiek plaši izmantots mazgāšanas līdzekļos un ziepēs, jo tas mīkstina ūdeni, padarot tīrīšanu efektīvāku. Tas ir arī tādu produktu sastāvdaļa kā skūšanās krēms.

Tā ir SiO ₂ silīcija dioksīda katalizatoru sagatavošanas izejviela . Tās risinājumi tiek izmantoti kā līme daudzos pielietojumos, sākot no līmpapīra un kartona, līdz stiklam, porcelānam, ugunsizturīgajām veidnēm, cementam un abrazīviem diskiem.

Tā kā tas ir pilnīgi neuzliesmojošs materiāls, to izmanto ugunsizturīgu audumu izgatavošanai, jo tas ir antipirēns, kā arī aizsarglīdzekļu pārklājums.

Uzbūve

Polimēru vienkāršota struktūra nātrija silikāta šķīdumos. Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.

Nātrija silikātu vispārīgā formula ir xSiO ₂ / Na ₂ O, kur x ir molārā vai svara attiecība.

Molārā attiecība ir SiO ₂ molu skaits, dalīts ar Na ₂ O molu skaitu. Svars attiecība ir SiO ₂ svars, dalīts ar Na ₂ O svaru.

Pievienojot vairāk sārmu (Na ₂ O), mainās molārā vai svara attiecība.

A nātrija silikāta šķīdumu ar zemu molārā attiecība, piemēram 1/1 (1 molu SiO ₂ un 1 molu Na ₂ O) satur galvenokārt SiO ₄ ⁴ monomēri ^- un S ₂ O ₅ ² dimēru ^{- in} papildus joniem Na ⁺ .

A solution ar augstu molārā attiecība, piemēram, 3.3 / 1 (3,3 moliem SiO ₂ par katru molu Na ₂ O) ir liela attiecībā pret polimēru vai polimēru silīcija un skābekļa.

Nomenklatūra

-Nātrija silikāts

-Nātrija meta-silikāts

-Šķīstošs stikls

-Ūdens glāze (no angļu ūdens stikla)

-Šķīstošs silikāts

Īpašības

Fiziskais stāvoklis

-Ciela lielos gabalos, līdzīga zili zaļiem kristāliem

-Krāsa no bezkrāsas līdz baltam pulverim

- Bezkrāsaini ūdens šķīdumi.

Molekulārais svars

No formulas Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Kušanas punkts

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Blīvums

Tas ir atkarīgs no SiO ₂ / Na ₂ O attiecības .

Šķīdība

Ja tas ir lieli zaļgana stikla gabali, tas karsē un paaugstināta spiediena apstākļos šķīst ūdenī. Pulveris nedaudz šķīst, bet abos gadījumos tā šķīdība ir atkarīga no tajā esošā nātrija vai Na ₂ O daudzuma .

Jo lielāks nātrija saturs (Na ₂ O veidā), jo ātrāk tas izšķīst.

pH

Tā ūdens šķīdumi ir stipri sārmaini.

Ķīmiskās īpašības

Tas ir komerciāli sagatavots SiO ₂ / Na ₂ O masas attiecībās no 1,5 līdz 3,3. Palielinoties SiO ₂ attiecībai, samazinās šķīdība ūdenī un sārmainība.

Izšķīdinot cietu silikātu ūdenī, var veidoties želejveida vai ļoti viskozie maisījumi.

Nātrija silikāta pulveris var būt šķīstošs, tas ir, ja tajā ir daudz Na ₂ O, tam ir tendence viegli absorbēt ūdeni no apkārtējās vides.

Ja to šķīdumu pH tiek pazemināts, pievienojot skābi, veidojas gēls.

Citas īpašības

Tas nav viegli uzliesmojošs.

Iegūšana

Lai iegūtu nātrija silikātus, kvarca smiltis SiO ₂ sakausē ar bezūdens nātrija karbonāta Na ₂ CO ₃ atvērtā krāsnī. Smilšu un nātrija karbonāta molārā attiecība var mainīties no 0,5 līdz 3,75.

Silīcija dioksīda smilšu atradnes Indijas apgabalā. ರವಿಮುಂ. Avots: Wikimedia Commons.

Lietojumprogrammas

Ziepēs un mazgāšanas līdzekļos

Nātrija silikāti ir vieni no pirmajiem savienojumiem, ko izmanto mazgāšanas līdzekļu formulējumos.

Mazgāšanas līdzekļu sastāvā parasti ir nātrija silikāts. Autors: Karunasanghvi. Avots: Pixabay.

Nātrija silikāts atdala kalcija Ca ²⁺ un magnija Mg ²⁺ jonus , novēršot tā saucamo ūdens cietību, tas ir, to mīkstinot. Šādi rīkojoties, veidojas nešķīstošas ​​nogulsnes, tāpēc tās lieto nelielos daudzumos.

Nātrija silikāta darbība ļauj mazgāšanas līdzeklim darboties bez minētajiem joniem, kas ietekmē tīrīšanas procesu.

Katalizatoros un silikagelos

Silikagelus parasti sagatavo, paskābinot nātrija silikāta šķīdumu līdz pH zemākam par 10 vai 11. Laiks, kas vajadzīgs želejas veidošanai, ir atšķirīgs.

Silikagels. Lai to sagatavotu, nepieciešams nātrija silikāts. Desikanti. Avots: Wikimedia Commons.

Silīcija dioksīdu var pagatavot, sajaucot nātrija silikātu ar stipru minerālskābi. Nātrija silikātu izmanto katalizatoru bāzu ražošanā, jo tas ir silīcija dioksīda SiO ₂ avots .

Kā līmi vai līmi

Kā līmes un hermētiķi izmanto koncentrētus nātrija silikāta ūdens šķīdumus. Viņi var izturēt temperatūru līdz 1100 ° C.

Galvenie nātrija silikāta līmju pielietojumi ir līmpapīrā, gofrētā vai gofrētā kartonā, kastēs un kartona kastēs. Arī koka līmēšanai vai aglomerēšanai vai metāla pielīmēšanai dažāda veida materiāliem.

Gofrētu vai gofrētu plātni ražo, izmantojot nātrija silikāta līmi. Autors: Stux. Avots: Pixabay.

To izmanto, lai pielīmētu stiklu, porcelānu, keramiku, tekstilizstrādājumus, ādu utt. Stikla, optiskā stikla un triecienizturīga stikla trauku līmēšanai.

Tas ļauj sagatavot ugunsizturīgus cementus, lai izveidotu tvertnes, tējkannas, kurtuves un veidnes metāla liešanai, kā arī izgatavotu ūdensnecaurlaidīgu vai skābju izturīgu javu vai cementu.

Nātrija silikāti var reaģēt ar silīcija fluorīdiem, iegūstot pret skābēm izturīgus cementus ar zemu tendenci sarukt un termiskās izplešanās, kas līdzīga tērauda.

Tos izmanto arī, lai izgatavotu cementu abrazīviem diskiem, kurus izmanto pulēšanai.

Naftas urbumos urbšanas šķidrumi

Nātrija silikāts daudzus gadus tiek izmantots kā ķīmiska java, urbjot noteikta veida veidojumus ar ļoti augstu caurlaidību, piemēram, tādus, kas sastāv no smiltīm.

Augsta caurlaidība nozīmē, ka tas viegli izlaiž šķidrumus.

To pievieno kopā ar savienojumu, kas aktivizē silikātu, veidojot polimēru. Šis polimērs nodrošina izturību, stingrību un samazina caurlaidību granulētās augsnēs.

Tā kā augsne ir mazāk caurlaidīga, šķidrums to brīvi neizlaiž, un tādējādi urbuma urbšanas posmā tiek novērsts šķidruma zudums.

Naftas urbumu urbšana. Oil_Rig_NT8.jpg: * atvasināts darbs: Mudgineer (saruna) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderirative darbs: Malyszkz. Avots: Wikimedia Commons.

Dažādās lietojumprogrammās

Nātrija silikātu var izmantot arī dažādos veidos. Daži no tiem ir minēti zemāk.

-Dienas kopšanas līdzekļos, piemēram, tas ir skūšanās krēmu sastāvdaļa.

-Ūdens apstrādē.

- Tekstilizstrādājumu, piemēram, vilnas, balināšanā.

- papīra masas balināšanā. Piemēram, maltas koksnes balināšanai tiek izmantots maisījums, kas satur arī ūdeņraža peroksīdu un nātrija silikātu. Nātrija silikātu izmanto, lai atdalītu metāla jonus, kuriem ir tendence paātrināt peroksīda sadalīšanos.

-Ugunsdrošu audumu ražošanai. Kā antipirēns un kā aizsarglīdzekļu pārklājums.

-Ar silīcija dioksīda pigmentiem.

- Lai noteiktu kukaiņu invadētos kukurūzas kodolus. Tiek izmantots nātrija silikāta un ūdens maisījums, kurā inficētie graudi ātri nonāk virspusē.

-Cinka elektrolītiskā pārklājumā.

-Tīrīt metālus.

- Minerālu flotācijā to izmanto kā dūņu un dūņu disperģētāju un minerālu virsmas kondicionētāju.

- Lai piesūcinātu koksni.

Riski

Nātrija silikāts tā lielā sārmu satura dēļ ir spēcīgs ādas, acu un gļotādu kairinātājs. Norijot, tas var būt toksisks un kairināt gļotādas līdzīgi kā kaustiskās sodas šķīdumi.

Tas jāuzglabā atsevišķi no stiprām skābēm, metāliem un halogēniem, piemēram, fluora, ar kuru tas spēcīgi reaģē.

Atsauces

1. Ebnesajjad, S. (2015). Līmējošo materiālu raksturojums. Šķīstoši silikāti (kālija un nātrija silikāti). Līmju un virsmas sagatavošanas rokasgrāmatā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
2. Finks, JK (2012). Šķidrumu zudumu piedevas. Nātrija metasilikāts. Naftas inženiera rokasgrāmatā par naftas atradņu ķīmiskajām vielām un šķidrumiem (otrais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
3. ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Nātrija silikāts. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. Atgūts no pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Ķīmiskās tehnoloģijas enciklopēdija, 3. izdevums, Džons Vilijs un dēli.
5. Maeda, K. et al. (2007). Ceolīti no FM uz porainiem materiāliem - 40 ^th gadu jubileja Starptautiskās ceolīts konference. Pētījumos par virszemes zinātni un katalīzi. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
6. Chopade, SP un Nagarajan, K. (2000). Mazgāšanas līdzekļu sastāvs: jonu apmaiņa. Atdalīšanas zinātnes enciklopēdijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
7. Garsija-Lodeiro, I. et al. (2015). Būtiskas atziņas par sārmu aktivētu saistvielu maisījuma dizainu. Silikātu ietekme: šķīstošā silikāta polimerizācijas pakāpe. Sārmu aktivētu cementu, javas un betonu rokasgrāmatā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.