- Structuur
- Nomenclatuur
- Eigendommen
- Fysieke toestand
- Molecuulgewicht
- Smeltpunt
- Dichtheid
- Oplosbaarheid
- pH
- Chemische eigenschappen
- Andere eigenschappen
- Het verkrijgen van
- Toepassingen
- In zeep en wasmiddelen
- In katalysatoren en silicagels
- Als lijm of lijm
- In boorvloeistoffen voor oliebronnen
- In verschillende toepassingen
- Risico's
- Referenties
Het natriumsilicaat is een anorganische verbinding die bestaat uit twee natriumionen Na + en een silicaatanion SiO 3 2 - . Het is ook het molecuul bestaat uit een siliciumoxide SiO 2 en natriumoxide Na 2 O. De chemische formule worden uitgedrukt als Na 2 SiO 3 of Na ook 2 O . SiO 2 .
Echter, de samenstelling van het natriumsilicaat variabel van de SiO 2 / Na 2 O gewichtsverhouding of molen. Het wordt ook wel oplosbaar silicaat of waterglas genoemd. Het kan worden verkregen in de vorm van een poeder, grote kristalachtige stukjes of in de vorm van oplossingen.
Vast natriumsilicaat Na 2 SiO 3 . Ondřej Mangl. Bron: Wikimedia Commons.
Natriumsilicaat wordt veel gebruikt in wasmiddelen en zeep, omdat het het water verzacht en het schoonmaken effectiever maakt. Het maakt ook deel uit van producten zoals scheerschuim.
Het is de grondstof voor de bereiding van SiO 2- silica-katalysatoren . De oplossingen worden gebruikt als lijm in vele toepassingen, van zelfklevend papier en karton tot glas, porselein, vuurvaste mallen, cement en schuurschijven.
Omdat het een volledig onbrandbaar materiaal is, wordt het gebruikt om vuurvaste stoffen te maken, omdat het brandvertragend is en als coating voor beschermende uitrusting.
Structuur
Vereenvoudigde structuur van polymeren in natriumsilicaatoplossingen. Benjah-bmm27. Bron: Wikimedia Commons.
De algemene formule voor natriumsilicaten is xSiO 2 / Na 2 O waarbij x de molaire of gewichtsverhouding is.
Molaire verhouding betekent het aantal mol SiO 2 gedeeld door het aantal mol Na 2 O. Gewichtsverhouding betekent het gewicht SiO 2 gedeeld door het gewicht Na 2 O.
Door meer alkali (Na 2 O) toe te voegen , verandert de molaire of gewichtsverhouding.
Een natriumsilicaatoplossing met een lage molaire verhouding, bijvoorbeeld 1/1 (1 mol SiO 2 en 1 mol Na 2 O) bevat naast de ionen voornamelijk SiO 4 4 - monomeren en S 2 O 5 2 - dimeren Na + .
Een oplossing met een hoge molaire verhouding als 3,3 / 1 (3,3 mol SiO 2 per mol Na 2 O) een hoog gehalte aan polymere verbinding of polymeren van silicium en zuurstof.
Nomenclatuur
-Natriumsilicaat
-Natriummetasilicaat
-Oplosbaar glas
-Glas water (uit Engels waterglas)
-Oplosbaar silicaat
Eigendommen
Fysieke toestand
-Vast in grote stukken vergelijkbaar met blauwgroene kristallen
-Kleurloos tot wit poedervast lichaam
-Kleurloze waterige oplossingen.
Molecuulgewicht
Uit de formule Na 2 SiO 3 : 122,063 g / mol.
Smeltpunt
Na 2 SiO 3 : 1089 ° C
Dichtheid
Het hangt af van de SiO 2 / Na 2 O- verhouding .
Oplosbaarheid
Wanneer het de vorm heeft van grote stukken groenachtig glas, is het oplosbaar in water bij verhitting en onder hoge druk. Het poeder is iets beter oplosbaar, maar in beide gevallen hangt de oplosbaarheid af van de hoeveelheid natrium of Na 2 O die het bevat.
Hoe hoger het natriumgehalte (in de vorm van Na 2 O), hoe sneller het oplost.
pH
De waterige oplossingen zijn sterk alkalisch.
Chemische eigenschappen
Het wordt commercieel bereid SiO 2 / Na 2 O verhoudingen per gewicht van 1,5 tot 3.3. Als SiO 2 toename in de verhouding wateroplosbaarheid en alkaliteit verlagen.
Het oplossen van vast silicaat in water kan gelatineuze of zeer viskeuze mengsels vormen.
Natriumsilicaatpoeder kan vloeibaar wordend, dat wil zeggen, als het een hoge hoeveelheid Na 2 O, het de neiging om gemakkelijk water absorberen uit de omgeving.
Als de pH van hun oplossingen wordt verlaagd door zuur toe te voegen, vormt zich een gel.
Andere eigenschappen
Het is niet brandbaar.
Het verkrijgen van
Om natriumsilicaten te verkrijgen, wordt siliciumdioxidezand SiO 2 in een open oven gesmolten met watervrij natriumcarbonaat Na 2 CO 3 . De molaire verhouding zand tot natriumcarbonaat kan commercieel variëren van 0,5 tot 3,75.
Siliciumzandafzettingen in een deel van India. ರವಿಮುಂ. Bron: Wikimedia Commons.
Toepassingen
In zeep en wasmiddelen
Natriumsilicaten behoren tot de eerste verbindingen die in wasmiddelformuleringen worden gebruikt.
Wasmiddelen bevatten doorgaans natriumsilicaat in hun samenstelling. Auteur: Karunasanghvi. Bron: Pixabay.
Natriumsilicaat sekwestreert calcium Ca 2+ en magnesium Mg 2+ ionen , waardoor de zogenaamde waterhardheid wordt geëlimineerd, dat wil zeggen, het verzacht. Door dit te doen, worden onoplosbare neerslagen gevormd, dus het wordt in kleine hoeveelheden gebruikt.
Door de werking van het natriumsilicaat kan het wasmiddel functioneren zonder dat de genoemde ionen het reinigingsproces beïnvloeden.
In katalysatoren en silicagels
Silicagels worden gewoonlijk bereid door een natriumsilicaatoplossing aan te zuren tot een pH van minder dan 10 of 11. De tijd die nodig is om te geleren varieert.
Silicagel. Natriumsilicaat is nodig om het te bereiden. Droogmiddelen. Bron: Wikimedia Commons.
Silica kan worden bereid door natriumsilicaat te mengen met een sterk mineraal zuur. Natriumsilicaat wordt gebruikt bij de vervaardiging van basen voor katalysatoren, aangezien het de bron is van siliciumdioxide SiO 2 .
Als lijm of lijm
Als lijm en afdichtmiddel worden geconcentreerde waterige oplossingen van natriumsilicaat gebruikt. Ze zijn bestand tegen temperaturen tot 1100 ° C.
De belangrijkste toepassingen van natriumsilicaatlijmen zijn in zelfklevend papier, golf- of golfkarton, dozen en kartonnen dozen. Ook voor het verlijmen of samenklonteren van hout of voor het verlijmen van metaal op diverse soorten materialen.
Golfkarton of golfkarton wordt vervaardigd met natriumsilicaatlijm. Auteur: Stux. Bron: Pixabay.
Het wordt gebruikt om glas, porselein, keramiek, textiel, leer enz. Te verlijmen. Voor het verlijmen van glasvezel, optisch glas en slagvaste glazen houders.
Het maakt de bereiding van vuurvaste cementen mogelijk om tanks, ketels, ovens en mallen voor het gieten van metaal te bouwen, evenals om waterdichte of zuurbestendige mortels of cementen te maken.
Natriumsilicaten kunnen reageren met siliciumfluoriden om zuurbestendige cementen te produceren, met een lage neiging tot krimpen en een thermische uitzetting die vergelijkbaar is met die van staal.
Ze worden ook gebruikt om cement te maken voor schuurschijven die worden gebruikt voor polijsten.
In boorvloeistoffen voor oliebronnen
Natriumsilicaat wordt al jaren gebruikt als chemische grout bij het boren van bepaalde soorten formaties met een zeer hoge doorlaatbaarheid, zoals die van zand.
Hoge doorlaatbaarheid betekent dat vloeistoffen gemakkelijk doorlaten.
Het wordt samen met een verbinding toegevoegd die het silicaat activeert om een polymeer te vormen. Dit polymeer zorgt voor sterkte, stijfheid en vermindert de doorlaatbaarheid in korrelige bodems.
Doordat de grond minder doorlatend is, gaat de vloeistof er niet vrij doorheen en wordt op deze manier vloeistofverlies tijdens de boorfase van de put vermeden.
Oliebron boren. Oil_Rig_NT8.jpg: * afgeleid werk: Mudgineer (talk) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivatief werk: Malyszkz. Bron: Wikimedia Commons.
In verschillende toepassingen
Natriumsilicaat heeft ook verschillende toepassingen. Enkele worden hieronder genoemd.
-In dagelijkse verzorgingsproducten is het bijvoorbeeld een bestanddeel van scheerschuim.
-In waterbehandeling.
-Bij het bleken van textiel zoals wol.
-Bij het bleken van papierpulp. Om gemalen hout te bleken wordt bijvoorbeeld een mengsel gebruikt dat onder andere waterstofperoxide en natriumsilicaat bevat. Natriumsilicaat wordt gebruikt om metaalionen te sekwestreren, die de afbraak van peroxide versnellen.
-Voor het vervaardigen van brandwerende weefsels. Als brandvertragend middel en als coating voor beschermingsmiddelen.
-In silica pigmenten.
-Om maïskorrels te detecteren die zijn aangetast door insecten. Er wordt een mengsel van natriumsilicaat en water gebruikt waarin de aangetaste korrels snel naar de oppervlakte drijven.
-In de elektrodepositie van zink.
- Om metalen te reinigen.
-Bij de flotatie van mineralen wordt het gebruikt als dispergeermiddel voor slib en slib en als conditioner voor het minerale oppervlak.
-Om hout te impregneren.
Risico's
Natriumsilicaat is vanwege het hoge alkaligehalte sterk irriterend voor de huid, ogen en slijmvliezen. Bij inslikken kan het giftig zijn en de slijmvliezen irriteren, op dezelfde manier als bijtende soda-oplossingen.
Het moet gescheiden worden opgeslagen van sterke zuren, metalen en halogenen zoals fluor, waarmee het heftig reageert.
Referenties
- Ebnesajjad, S. (2015). Kenmerken van zelfklevende materialen. Oplosbare silicaten (kalium- en natriumsilicaat). In Handbook of Adhesives and Surface Preparation. Opgehaald van sciencedirect.com.
- Fink, JK (2012). Additieven voor vloeistofverlies. Natriummetasilicaat. In Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids (Second Edition). Opgehaald van sciencedirect.com.
- Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Natriumsilicaat. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3e ed., John Wiley and Sons.
- Maeda, K. et al. (2007). Zeolieten van MOF tot poreuze materialen - De 40 ste verjaardag van de International Zeolite Conference. In Studies in Surface Science and Catalysis. Opgehaald van sciencedirect.com.
- Chopade, SP en Nagarajan, K. (2000). Wasmiddelformuleringen: ionenwisseling. In Encyclopedia of Separation Science. Opgehaald van sciencedirect.com.
- Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Cruciale inzichten in het mixontwerp van alkali-geactiveerde bindmiddelen op cementbasis. Effect van silicaten: mate van oplosbare silicaatpolymerisatie. In Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortars and Concretes. Opgehaald van sciencedirect.com.