NATRIUMSILIKAT (NA2SIO3): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN, RISKER - KEMI - 2026

Den natriumsilikat är en oorganisk förening som består av två natriumjoner Na ⁺ och ett silikat anjon SiO ₃ ^{2 -} . Det är också nämnda molekyl består av en kiseldioxid SiO ₂ och natriumoxid Na ₂ O. Dess kemiska formel kan uttryckas som Na ₂ SiO ₃ eller Na också ₂ O . SiO ₂ .

Emellertid, kan kompositionen av natriumsilikatet variera beroende på SiO ₂ / Na- ₂ -förhållande i vikt eller i mol. Det kallas också lösligt silikat eller vattenglas. Det kan erhållas i form av ett pulver, stora kristallliknande bitar eller i form av lösningar.

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

Natriumsilikat används ofta i tvättmedel och tvålar eftersom det mjukar vattnet, vilket gör rengöringen effektivare. Det är också en del av produkter som rakkräm.

Det är råmaterialet för framställning av SiO ₂ silika-katalysatorer . Dess lösningar används som lim i många tillämpningar, allt från självhäftande papper och kartong, till glas, porslin, eldfast formar, cement och slipskivor.

Eftersom det är ett helt icke-brännbart material, används det för att göra brandsäkra tyger, eftersom det är brandhämmande och som en beläggning för skyddsutrustning.

Strukturera

Förenklad struktur av polymerer i natriumsilikatlösningar. Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Den allmänna formeln för natriumsilikater är xSiO ₂ / Na ₂ O där x är den molära eller viktförhållandet.

Molförhållande organ antalet mol SiO ₂ dividerat med antalet mol av Na ₂ O. Viktförhållande betyder vikten av SiO ₂ dividerat med vikten av Na ₂ O.

Sätta mer alkali (Na ₂ O) ändrar molar eller viktförhållandet.

En natriumsilikatlösning med ett lågt molförhållande, exempelvis 1/1 (1 mol av SiO ₂ och 1 mol av Na ₂ O) innehåller huvudsakligen SiO ₄ ⁴ monomerer ^- och S ₂ O ₅ ² dimerer ^{- i} tillägg till de joner Na ⁺ .

En lösning med en hög molförhållande såsom 3,3 / 1 (3,3 mol SiO ₂ för varje mol Na ₂ O) har en hög andel polymera arter eller polymerer av kisel och syre.

Nomenklatur

-Natriumsilikat

-Sodiummetasilikat

-Lösligt glas

-Glas vatten (från engelska vattenglas)

-Lösligt silikat

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

-Solid i stora bitar som liknar blågröna kristaller

-Färgfritt till vitt pulver fast

-Färgfria vattenlösningar.

Molekylvikt

Från formeln Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Smältpunkt

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Densitet

Det beror på SiO ₂ / Na- ₂ O -förhållande .

löslighet

När det är i form av stora bitar av grönaktigt glas är det lösligt i vatten om det värms upp och under högt tryck. Pulvret är något mer lösligt, men i båda fallen dess löslighet beror på mängden av natrium- eller Na ₂ O den innehåller.

Ju högre natriumhalten (i form av Na ₂ O) desto snabbare löser sig.

pH

Dess vattenhaltiga lösningar är starkt alkaliska.

Kemiska egenskaper

Den är kommersiellt framställd i SiO ₂ / Na ₂ O förhållanden per vikt mellan 1,5 och 3.3. Som SiOj ₂ ökar i minskning av förhållandet, vattenlöslighet och alkalinitet.

Lösande fast silikat i vatten kan bilda gelatinösa eller mycket viskösa blandningar.

Natriumsilikatpulver kan vara sönderflytande, dvs om den har en hög mängd av Na ₂ O, tenderar den att lätt absorbera vatten från omgivningen.

Om pH i deras lösningar sänks genom tillsats av syra, bildas en gel.

Andra egenskaper

Det är inte brandfarligt.

Erhållande

Att erhålla natriumsilikater, kiseldioxidsand SiO ₂ smälts med vattenfritt natriumkarbonat Na ₂ CO ₃ i en öppen ugn. Det molförhållandet sand till natriumkarbonat kan variera kommersiellt från 0,5 till 3,75.

Kiselsand avsätter sig i ett område i Indien. ರವಿಮುಂ. Källa: Wikimedia Commons.

tillämpningar

I tvålar och tvättmedel

Natriumsilikater är bland de första föreningarna som används i tvättmedelsformuleringar.

Rengöringsmedel innehåller generellt natriumsilikat i deras sammansättning. Författare: Karunasanghvi. Källa: Pixabay.

Natriumsilikatsekvesterare kalcium Ca ²⁺ och magnesium Mg ²⁺ joner , vilket eliminerar det som kallas vattenhårdhet, det vill säga mjukgöra det. Genom att göra detta bildas olösliga fällningar, så det används i små mängder.

Natriumsilikatets verkan gör att tvättmedlet kan fungera utan att de nämnda jonerna påverkar rengöringsprocessen.

I katalysatorer och kiseldioxidgeler

Kiseldioxidgeler framställs vanligtvis genom surgöring av en natriumsilikatlösning till ett pH av mindre än 10 eller 11. Tiden som krävs för gel varierar.

Silikagel. Natriumsilikat krävs för att bereda det. Torkmedel. Källa: Wikimedia Commons.

Kiseldioxid kan framställas genom att blanda natriumsilikat med en stark mineralsyra. Natriumsilikat används vid tillverkning av baser för katalysatorer, eftersom det är källan till kiseldioxid SiO ₂ .

Som lim eller lim

Koncentrerade vattenlösningar av natriumsilikat används som lim och tätningsmedel. De tål temperaturer upp till 1100 ° C.

De viktigaste användningarna av natriumsilikatlim är i självhäftande papper, wellpapp eller wellpapp, lådor och kartonger. Även för limning eller agglomerering av trä eller för vidhäftning av metall till olika typer av material.

Wellpapp eller wellpapp tillverkas med natriumsilikatlim. Författare: Stux. Källa: Pixabay.

Det används för att lima glas, porslin, keramik, textilier, läder, etc. För limning av glasfiber, optiskt glas och slagfast glasbehållare.

Det tillåter framställning av eldfasta cement för att bygga tankar, vattenkokare, ugnar och formar för gjutning av metall, samt att göra vattentäta eller syrafast murbruk eller cement.

Natriumsilikater kan reagera med kiselfluorider för att producera syrabeständiga cement med en låg tendens att krympa och en termisk expansion som liknar den hos stål.

De används också för att göra cement för slipskivor som används för polering.

I oljebrunnsborrningsvätskor

Natriumsilikat har använts under många år som en kemisk injektering under borrning av vissa typer av formationer med mycket hög permeabilitet, såsom de som består av sand.

Hög permeabilitet gör att det lätt släpper igenom vätskor.

Det tillsätts tillsammans med en förening som aktiverar silikatet för att bilda en polymer. Denna polymer ger styrka, styvhet och minskar permeabiliteten i granulär jord.

Eftersom jorden är mindre permeabel, passerar vätskan inte genom den fritt och på detta sätt undviks vätskeförlust under borrfasen av brunnen.

Borrning av oljebrunn. Oil_Rig_NT8.jpg: * derivatarbete: Mudgineer (prat) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivativt arbete: Malyszkz. Källa: Wikimedia Commons.

I olika applikationer

Natriumsilikat har också en mängd olika användningsområden. Några nämns nedan.

-I dagliga vårdprodukter är det till exempel en del av rakkrämer.

-I vattenbehandling.

-I vitning av textilier som ull.

-I blekning av pappersmassa. För att bleka slipat trä används en blandning som innehåller väteperoxid och natriumsilikat bland andra ingredienser. Natriumsilikat används för att sekvestera metalljoner, som tenderar att påskynda sönderdelningen av peroxid.

-För tillverkning av eldfasta tyger. Som brandskyddsmedel och som beläggning för skyddsutrustning.

-I silikapigment.

-Att upptäcka majskärnor infekterade av insekter. En blandning av natriumsilikat och vatten används där de infekterade kornen flyter snabbt till ytan.

-I elektroavlagring av zink.

-För att rengöra metaller.

-I flykt av mineraler används det som ett dispergeringsmedel för slam och slam och som ett balsam för mineralytan.

-För att impregnera trä.

risker

På grund av dess höga alkaliinnehåll är natriumsilikat starkt irriterande för hud, ögon och slemhinnor. Vid förtäring kan det vara giftigt och irritera slemhinnor på liknande sätt som kaustik sodalösningar.

Det måste förvaras separat från starka syror, metaller och halogener som fluor, som det reagerar våldsamt.

referenser

1. Ebnesajjad, S. (2015). Egenskaper hos självhäftande material. Lösliga silikater (kalium och natriumsilikat). I handbok för lim och ytförberedelser. Återställs från sciencedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Tillsatser för vätskeförlust. Natriummetasilikat. I Petroleum Engineers Guide to Oil Field Chemicals and Fluids (Second Edition). Återställs från sciencedirect.com.
3. US National Library of Medicine. (2019). Natriumsilikat. National Center for Biotechnology Information. Återställs från pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3: e upplagan, John Wiley och Sons.
5. Maeda, K. et al. (2007). Zeoliter från MOF till porösa material - Den 40 ^{: e} årsdagen av International Zeolite Conference. I studier i ytvetenskap och katalys. Återställs från sciencedirect.com.
6. Chopade, SP och Nagarajan, K. (2000). Tvättmedelformuleringar: jonbyte. I Encyclopedia of Separation Science. Återställs från sciencedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Avgörande inblick i mixdesignen av alkali-aktiverade cementbaserade bindemedel. Effekt av silikater: grad av löslig silikatpolymerisation. I handbok med alkaliaktiverade cement, murbruk och betong. Återställs från sciencedirect.com.