NATRIUMSILIKAT (NA2SIO3): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, RISIKO - KJEMI - 2026

Den natriumsilikat er en uorganisk forbindelse som består av to natrium-ionene Na ⁺ og et silikat-anion SiO ₃ ^{2 -} . Det er også sagt Molekylet består av en silika SiO ₂ og natriumoksyd Na ₂ O. Den kjemiske formel kan uttrykkes som Na ₂ SiO ₃ eller Na også _to O . SiO ₂ .

Imidlertid kan sammensetningen av natriumsilikat variere avhengig av SiO ₂ / Na- _2- O-forhold ved vekt eller i mol. Det kalles også løselig silikat eller vannglass. Det kan fås i form av et pulver, store krystalllignende stykker eller i form av løsninger.

Fast natriumsilikat Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Kilde: Wikimedia Commons.

Natriumsilikat er mye brukt i vaskemidler og såper når det mykgjør vannet, noe som gjør rengjøringen mer effektiv. Det er også en del av produkter som barberkrem.

Det er råmaterialet for tilberedning av SiO ₂ silikakatalysatorer . Løsningene brukes som lim i mange bruksområder, alt fra limpapir og papp, til glass, porselen, ildfast form, sement og slipeskiver.

Fordi det er et helt ikke-brennbart materiale, brukes det til å lage brannsikre stoffer, ettersom det er brannhemmende, og som belegg for verneutstyr.

Struktur

Forenklet struktur av polymerer i natriumsilikatløsninger. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

Den generelle formel for natriumsilikater er xSiO ₂ / Na ₂ O hvor x er den molare eller vektforhold.

Molforholdet mellom betyr antall mol SiO ₂ dividert med antall mol av Na ₂ O. Vektforhold betyr vekten av SiO ₂ dividert med vekten av Na ₂ O.

Tilsetning av mer alkali (Na ₂ O) endrer molar eller vektforhold.

En natriumsilikatoppløsning med et lavt molart forhold, for eksempel 1/1 (1 mol SiO ₂ og 1 mol Na ₂ O) inneholder hovedsakelig SiO ₄ ^{4 -} monomerer og S ₂ O ₅ ^{2 -} dimerer i tillegg til ioner Na ⁺ .

En oppløsning med et høyt molforhold som 3,3 / 1 (3,3 mol SiO ₂ for hvert mol Na ₂ O) har en høy andel av polymere substanser eller polymerer av silisium og oksygen.

nomenklatur

-Sodiumsilikat

-Sodium metasilikat

-Løselig glass

-Glass vann (fra engelsk vannglass)

-Løselig silikat

Egenskaper

Fysisk tilstand

-Solid i store biter som ligner på blågrønne krystaller

-Fargeløst til hvitt pulverformig

-Fargeløse vandige løsninger.

Molekylær vekt

Av formelen Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Smeltepunkt

Na ₂ SiO ₃ : 1 089 ° C

tetthet

Det avhenger av SiO ₂ / Na ₂ O -forhold .

løselighet

Når det er i form av store biter av grønnaktig glass, er det løselig i vann hvis det varmes opp og under høyt trykk. Pulveret er litt mer oppløselig, men i begge tilfeller sin løselighet avhenger av mengden av natrium- eller Na ₂ O den inneholder.

Jo høyere natriuminnhold (i form av Na ₂ O) desto raskere går i oppløsning.

pH-

De vandige løsningene er sterkt alkaliske.

Kjemiske egenskaper

Den er kommersielt fremstilt i SiO ₂ / Na- _2- O -forhold ved vekt fra 1.5 til 3.3. Når SiO ₂ øker i forholdet, reduseres vannløselighet og alkalinitet.

Løs fast silikat i vann kan danne gelatinøse eller sterkt viskøse blandinger.

Natriumsilikatpulver kan være vekkflytende, det vil si hvis den har en høy mengde av Na ₂ O, har den en tendens til lett å absorbere vann fra omgivelsene.

Hvis pH i løsningene deres senkes ved tilsetning av syre, dannes en gel.

Andre egenskaper

Det er ikke brannfarlig.

Å skaffe

For å oppnå natriumsilikater kvartssand med SiO ₂ , smeltes sammen med vannfritt natriumkarbonat Na ₂ CO ₃ i en åpen ovn. Molforholdet mellom sand og natriumkarbonat kan variere kommersielt fra 0,5 til 3,75.

Silikasand avsettes i et område i India. ರವಿಮುಂ. Kilde: Wikimedia Commons.

applikasjoner

I såper og vaskemidler

Natriumsilikater er blant de første forbindelsene som ble brukt i vaskemiddelformuleringer.

Vaskemidler inneholder generelt natriumsilikat i sammensetningen. Forfatter: Karunasanghvi. Kilde: Pixabay.

Natriumsilikat-sekvensere kalsium Ca ²⁺ og magnesium Mg ²⁺ -ioner , eliminerer det som kalles vannhardhet, det vil si å myke det. Ved å gjøre dette dannes uoppløselige bunnfall, så det brukes i små mengder.

Virkningen av natriumsilikatet gjør at vaskemidlet kan fungere uten at de nevnte ionene påvirker renseprosessen.

I katalysatorer og silikageler

Silikageler blir vanligvis fremstilt ved å surgjøre en natriumsilikatoppløsning til en pH på under 10 eller 11. Tiden som kreves for å gelere varierer.

Silisiumkrem. Natriumsilikat er nødvendig for å tilberede det. Tørkemidler. Kilde: Wikimedia Commons.

Silika kan tilberedes ved å blande natriumsilikat med en sterk mineralsyre. Natriumsilikat er brukt i framstillingen av baser for katalysatorer, fordi det er den kilde for silisiumdioksyd SiO ₂ .

Som lim eller lim

Konsentrerte vandige oppløsninger av natriumsilikat brukes som klebemidler og fugemasse. De tåler temperaturer opp til 1100 ° C.

De viktigste anvendelsene av natriumsilikatlim er i limpapir, bølgepapp eller bølgepapp, esker og kartonger. Også for liming eller agglomerering av tre eller for å feste metall til forskjellige typer materialer.

Bølgepapp eller bølgepapp produseres med natriumsilikatlim. Forfatter: Stux. Kilde: Pixabay.

Det brukes til å lime glass, porselen, keramikk, tekstiler, lær, etc. For liming av glassfiber, optisk glass og støtsikre glassbeholdere.

Det gjør det mulig å fremstille ildfaste sement for å bygge tanker, vannkoker, ovner og muggsopp for metallstøping, samt lage vanntette eller syrebestandige mørtler eller sement.

Natriumsilikater kan reagere med silisiumfluorider for å produsere syre-resistente sement med en lav tendens til å krympe og en termisk ekspansjon som ligner på stål.

De brukes også til å lage sement for slipeskiver som brukes til polering.

I oljebrønn borevæsker

Natriumsilikat har blitt brukt i mange år som en kjemisk fugemasse under boring av visse typer formasjoner med meget høy permeabilitet, for eksempel de som består av sand.

Høy permeabilitet betyr at det slipper væsker lett gjennom.

Det tilsettes sammen med en forbindelse som aktiverer silikatet for å danne en polymer. Denne polymer gir styrke, stivhet og reduserer permeabiliteten i kornformig jord.

Siden jorden er mindre permeabel, passerer ikke væsken fritt gjennom den, og på denne måten unngås tap av væske under borefasen av brønnen.

Boring av oljebrønn. Oil_Rig_NT8.jpg: * derivatarbeid: Mudgineer (snakk) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivativt arbeid: Malyszkz. Kilde: Wikimedia Commons.

I forskjellige bruksområder

Natriumsilikat har også en rekke bruksområder. Noen er nevnt nedenfor.

-I daglige pleieprodukter er det for eksempel en del av barberkremer.

-I vannbehandling.

-I bleking av tekstiler som ull.

-I bleking av papirmasse. For å bleke malt trevirke brukes for eksempel en blanding som inneholder hydrogenperoksyd og natriumsilikat. Natriumsilikat brukes til å binde metallioner, som har en tendens til å akselerere nedbrytningen av peroksyd.

-For produksjon av brannsikre stoffer. Som brannhemmende middel og som belegg for verneutstyr.

-I silikapigmenter.

-For å oppdage kornkjerner infisert av insekter. En blanding av natriumsilikat og vann brukes der de infiserte kornene flyter raskt til overflaten.

-I elektroavsetning av sink.

-For å rense metaller.

-I flyt av mineraler brukes det som et dispergeringsmiddel for slam og silt og som balsam for mineraloverflaten.

-For å impregnere tre.

risiko

På grunn av det høye alkaliinnholdet er natriumsilikat en sterk irriterende for hud, øyne og slimhinner. Ved svelging kan det være giftig og irritere slimhinner på lignende måte som kaustisk soda-oppløsninger.

Det må lagres separat fra sterke syrer, metaller og halogener som fluor, som det reagerer voldsomt.

referanser

1. Ebnesajjad, S. (2015). Kjennetegn på limmaterialer. Løselig silikater (kalium og natriumsilikat). I håndbok for lim og overflatebehandling. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Tilsetningsstoffer for væsketap. Natriummetasilikat. I Petroleum Engineers Guide to Oil Field Chemicals and Fluids (Second Edition). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
3. US National Library of Medicine. (2019). Natriumsilikat. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. Gjenopprettet fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3. utg., John Wiley og Sons.
5. Maeda, K. et al. (2007). Zeolitter fra MOF til porøse materialer - 40 ^- årsjubileet for den internasjonale zeolittkonferansen. I studier i overflatevitenskap og katalyse. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
6. Chopade, SP og Nagarajan, K. (2000). Vaskemiddelformuleringer: ionebytte. I Encyclopedia of Separation Science. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Avgjørende innsikt om blanding av alkali-aktiverte sementbaserte permer. Effekt av silikater: grad av løselig silikatpolymerisasjon. I Håndbok for alkaliaktiverte sement, mørtel og betong. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.