KŘEMIČITAN SODNÝ (NA2SIO3): STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ, RIZIKA - CHEMIE - 2025

Křemičitanu sodného je anorganická sloučenina se skládá ze dvou sodíkových iontů Na ⁺ a křemičitanu anion SiO ₃ ^{2 -}. To je také molekula sestává z oxidu křemičitého SiO ₂ a oxid sodný Na ₂ O. Jeho chemický vzorec může být vyjádřen jako Na ₂ SiO _3, nebo na, i ₂ O . SiO ₂.

Nicméně, složení křemičitanu sodného se může měnit v závislosti na SiO ₂ / Na ₂ poměru O hmotnostní nebo v mol. Nazývá se také rozpustný křemičitan nebo vodní sklo. Může být získán ve formě prášku, velkých krystalických kusů nebo ve formě roztoků.

Pevné křemičitanu sodného Na ₂ SiO ₃. Ondřej Mangl. Zdroj: Wikimedia Commons.

Křemičitan sodný je široce používán v pracích a mycích prostředcích, protože změkčuje vodu, čímž je čištění účinnější. Je také součástí produktů, jako je holicí krém.

To je surovinou pro přípravu SiO ₂ oxidu křemičitého katalyzátory. Jeho řešení se používají jako lepidlo v mnoha aplikacích, od lepicího papíru a lepenky, po sklo, porcelán, žáruvzdorné formy, cementové a brusné kotouče.

Protože se jedná o zcela nehořlavý materiál, používá se k výrobě ohnivzdorných tkanin, protože je nehořlavý, a jako nátěr ochranných prostředků.

Struktura

Zjednodušená struktura polymerů v roztocích křemičitanu sodného. Benjah-bmm27. Zdroj: Wikimedia Commons.

Obecný vzorec pro křemičitany sodíku je xSiO ₂ / Na ₂ O, kde x je molární nebo hmotnostní poměr.

Molární poměr znamená počet molů SiO _2, dělený počtem molů Na ₂ poměru O. hmotnost znamená hmotnost SiO ₂ dělená hmotnostní Na ₂ O.

Přidání více alkalického (Na ₂ O) mění molární nebo hmotnostní poměr.

Roztok křemičitanu sodného s molárním poměrem nízké, například 1/1 (1 mol SiO ₂ a 1 mol Na ₂ O) obsahuje hlavně SiO ₄ ⁴ monomery ^- a S ₂ O ₅ ² dimery ^{- v} vedle iontů Na ⁺.

Řešení s vysokým molárním poměrem, jako je 3,3 / 1 (3,3 mol SiO ₂ na mol Na ₂ O) má vysoký podíl polymerních látek nebo polymerů křemíku a kyslíku.

Nomenklatura

-Křemičitan sodný

- Metakřemičitan sodný

- Rozpustné sklo

-Sklo vody (z anglického vodního skla)

-Rozpustný silikát

Vlastnosti

Fyzický stav

-Pevné ve velkých kusech podobné modrozeleným krystalům

- Bezbarvá až bílá prášková pevná látka

- Bezbarvé vodné roztoky.

Molekulární váha

Z obecného vzorce Na ₂ SiO ₃: 122,063 g / mol.

Bod tání

Na ₂ SiO ₃: 1089 ° C,

Hustota

Záleží na SiO ₂ / Na ₂ O poměru.

Rozpustnost

Když je ve formě velkých kousků zelenkavého skla, je rozpustný ve vodě, je-li zahříván a pod vysokým tlakem. Prášek je mírně rozpustný, ale v obou případech jeho rozpustnost je závislá na množství sodíku nebo Na ₂ O, které obsahuje.

Čím vyšší je obsah sodíku (ve formě Na ₂ O), tím rychleji se rozpustí.

pH

Jeho vodné roztoky jsou silně zásadité.

Chemické vlastnosti

To je komerčně připraví SiO ₂ / Na ₂ O poměry hmotnosti pohybující se v rozmezí od 1,5 do 3,3. Jako SiO ₂ se zvyšuje v poklesu poměru, rozpustnosti ve vodě a alkality.

Rozpuštění pevného křemičitanu ve vodě může vytvořit želatinové nebo vysoce viskózní směsi.

Křemičitan sodný prášek může být nerozkládá, to znamená, že v případě, že má vysoký obsah Na ₂ O, má tendenci snadno absorbovat vodu z okolního prostředí.

Pokud se pH jejich roztoků sníží přidáním kyseliny, vytvoří se gel.

Další vlastnosti

Není hořlavý.

Získání

Pro získání křemičitany sodné, křemičitý písek SiO ₂ se taví s bezvodým uhličitanem sodným Na ₂ CO ₃ v otevřené peci. Molární poměr písku k uhličitanu sodnému se může komerčně měnit od 0,5 do 3,75.

Vklady z křemičitého písku v oblasti Indie. ರವಿಮುಂ. Zdroj: Wikimedia Commons.

Aplikace

V mýdlech a pracích prostředcích

Křemičitany sodné jsou mezi prvními sloučeninami, které se používají v pracích prostředcích.

Čisticí prostředky obvykle obsahují ve svém složení křemičitan sodný. Autor: Karunasanghvi. Zdroj: Pixabay.

Křemičitan sodný ionty vápníku Ca ²⁺ a hořčíku Mg ²⁺ vylučují tzv. Tvrdost vody, to znamená její změkčení. Tím se vytvoří nerozpustné sraženiny, takže se používá v malém množství.

Působení křemičitanu sodného umožňuje detergentu fungovat bez toho, aby uvedené ionty ovlivňovaly proces čištění.

V katalyzátorech a silikagelech

Křemičité gely se běžně připravují okyselením roztoku křemičitanu sodného na pH menší než 10 nebo 11. Čas potřebný pro gel se mění.

Silikonový gel. K přípravě je nutný křemičitan sodný. Vysoušedlo. Zdroj: Wikimedia Commons.

Oxid křemičitý lze připravit smícháním křemičitanu sodného se silnou minerální kyselinou. Křemičitan sodný se používá při výrobě katalyzátorů pro bází, neboť se jedná o zdroj oxidu křemičitého SiO ₂.

Jako lepidlo nebo lepidlo

Jako lepidla a tmely se používají koncentrované vodné roztoky křemičitanu sodného. Odolávají teplotám až 1100 ° C.

Hlavní použití lepidel křemičitanu sodného je v lepicí papír, vlnitá nebo vlnitá lepenka, krabice a kartony. Také pro lepení nebo aglomeraci dřeva nebo pro přilnutí kovu k různým druhům materiálů.

Vlnitá nebo vlnitá lepenka se vyrábí za použití křemičitanového lepidla. Autor: Stux. Zdroj: Pixabay.

Používá se k lepení skla, porcelánu, keramiky, textilu, kůže atd. Pro lepení skleněných, optických a nárazuvzdorných skleněných obalů.

Umožňuje přípravu žáruvzdorných cementů pro stavbu nádrží, kotlů, pecí a forem pro lití kovů a výrobu vodotěsných nebo kyselinovzdorných malt nebo cementů.

Křemičitany sodné mohou reagovat s fluoridy křemíku za vzniku kyselin odolných cementů s nízkou tendencí ke smršťování a tepelnou expanzí podobnou jako u oceli.

Používají se také k výrobě cementů pro brusné kotouče používané k leštění.

V ropných vrtech vrtné kapaliny

Křemičitan sodný se už mnoho let používá jako chemická zálivka při vrtání určitých typů útvarů s velmi vysokou propustností, jako jsou pískové formy.

Vysoká propustnost znamená, že snadno propouští kapaliny.

Přidá se spolu se sloučeninou, která aktivuje křemičitan za vzniku polymeru. Tento polymer poskytuje pevnost, tuhost a snižuje propustnost v zrnitých půdách.

Protože je půda méně propustná, tekutina ji neprochází volně a tímto způsobem se během vrtné fáze studny zamezí ztrátě tekutiny.

Ropné vrty. Oil_Rig_NT8.jpg: * odvozená práce: Mudgineer (diskuse) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivativní práce: Malyszkz. Zdroj: Wikimedia Commons.

V různých aplikacích

Křemičitan sodný má také různé použití. Některé jsou uvedeny níže.

- V přípravcích pro každodenní péči je například součástí krémů na holení.

- Při úpravě vody.

- Při bělení textilu, jako je vlna.

- Při bělení papírové buničiny. Například pro bělení mletého dřeva se používá směs obsahující peroxid vodíku a křemičitan sodný mimo jiné složky. Křemičitan sodný se používá k odlučování iontů kovů, které mají tendenci urychlovat rozklad peroxidu.

-Pro výrobu ohnivzdorných tkanin. Jako retardér hoření a jako nátěr na ochranné prostředky.

-V silikátových pigmentech.

-Zjistit kukuřičná jádra napadená hmyzem. Používá se směs křemičitanu sodného a vody, ve které zamořená zrna vznášejí rychle na povrch.

- V elektrodepozici zinku.

- Čisté kovy.

- Ve flotaci minerálů se používá jako dispergační činidlo pro kaly a bahno a jako kondicionér pro povrch minerálů.

-Pro impregnaci dřeva.

Rizika

Křemičitan sodný je díky vysokému obsahu alkálií silně dráždivý pro pokožku, oči a sliznice. Při požití může být toxický a dráždit sliznice podobně jako žíravé sodové roztoky.

Musí být skladován odděleně od silných kyselin, kovů a halogenů, jako je fluor, se kterými prudce reaguje.

Reference

1. Ebnesajjad, S. (2015). Vlastnosti adhezivních materiálů. Rozpustné silikáty (křemičitan draselný a sodný). V Příručce lepidel a příprava povrchu. Obnoveno z sciposedirect.com.
2. Fink, JK (2012). Přísady ke ztrátě tekutin. Metakřemičitan sodný. V Příručce ropného inženýra pro ropné polní chemikálie a kapaliny (druhé vydání). Obnoveno z sciposedirect.com.
3. Americká národní lékařská knihovna. (2019). Křemičitan sodný. Národní centrum pro biotechnologické informace. Obnoveno z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kirk-Othmer. (1984). Encyklopedie chemické technologie, 3. vydání, John Wiley a synové.
5. Maeda, K. a kol. (2007). Zeolity z MF do porézních materiálů - 40- ^tého výročí Mezinárodní konference zeolitu. Ve studiu povrchové vědy a katalýzy. Obnoveno z sciposedirect.com.
6. Chopade, SP a Nagarajan, K. (2000). Formulace detergentu: iontová výměna. V encyklopedii separační vědy. Obnoveno z sciposedirect.com.
7. Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Zásadní poznatky o konstrukci směsi pojiv na bázi cementu aktivovaných zásadami. Účinek silikátů: stupeň rozpustné silikátové polymerace. V Handbook of Alkali-Activated Cement, Mortars and Concretes. Obnoveno z sciposedirect.com.