NATRIUMSILIKAT (NA2SIO3): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, VERWENDUNGEN, RISIKEN - CHEMIE - 2025

Das Natriumsilikat ist eine anorganische Verbindung, die aus zwei Natriumionen Na ⁺ und einem Silikatanion SiO ₃ ^{2 - besteht} . Es wird auch gesagt , Molekül besteht aus einem Siliciumdioxid SiO ₂ und Natriumoxid Na ₂ O. Seine chemische Formel können als Na ausgedrückt werden ₂ SiO ₃ oder Na auch ₂ O . SiO ₂ .

Die Zusammensetzung des Natriumsilikats kann jedoch in Abhängigkeit vom SiO ₂ / Na ₂ O-Verhältnis nach Gewicht oder in Mol variieren . Es wird auch als lösliches Silikat oder Wasserglas bezeichnet. Es kann in Form eines Pulvers, großer kristallartiger Stücke oder in Form von Lösungen erhalten werden.

Festes Natriumsilikat Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Quelle: Wikimedia Commons.

Natriumsilikat wird häufig in Waschmitteln und Seifen verwendet, da es das Wasser weich macht und die Reinigung effektiver macht. Es ist auch Teil von Produkten wie Rasierschaum.

Es ist der Rohstoff zur Herstellung von SiO ₂ -Kieselsäurekatalysatoren . Seine Lösungen werden in vielen Anwendungen als Klebstoff verwendet, von Klebepapier und Pappe bis hin zu Glas, Porzellan, feuerfesten Formen, Zement und Schleifscheiben.

Da es sich um ein vollständig nicht brennbares Material handelt, wird es zur Herstellung feuerfester Stoffe verwendet, da es feuerhemmend ist und als Beschichtung für Schutzausrüstung.

Struktur

Vereinfachte Struktur von Polymeren in Natriumsilikatlösungen. Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.

Die allgemeine Formel für Natriumsilikate lautet xSiO ₂ / Na ₂ O, wobei x das Mol- oder Gewichtsverhältnis ist.

Das Molverhältnis bedeutet die Anzahl der Mol SiO ₂ geteilt durch die Anzahl der Mol Na ₂ O. Das Gewichtsverhältnis bedeutet das Gewicht von SiO ₂ geteilt durch das Gewicht von Na ₂ O.

Die Zugabe von mehr Alkali (Na ₂ O) ändert das Mol- oder Gewichtsverhältnis.

Eine Natriumsilikatlösung mit einem niedrigen Molverhältnis, zum Beispiel 1/1 (1 Mol SiO ₂ und 1 Mol Na ₂ OS) enthält hauptsächlich SiO ₄ ⁴ Monomeren ^- und S ₂ O ₅ ² - Dimere ^{- in} zusätzlich zu den Ionen Na ⁺ .

Eine Lösung mit einem hohen Molverhältnis wie 3,3 / 1 (3,3 Mol SiO ₂ für jedes Mol Na ₂ O) weist einen hohen Anteil an polymeren Spezies oder Polymeren aus Silizium und Sauerstoff auf.

Nomenklatur

-Natriumsilicat

-Natriummetasilikat

-Lösliches Glas

-Glas Wasser (aus englischem Wasserglas)

-Lösliches Silikat

Eigenschaften

Körperlicher Status

- Fest in großen Stücken, ähnlich wie blaugrüne Kristalle

-Farbenloser bis weißer Pulverfeststoff

-Farblose wässrige Lösungen.

Molekulargewicht

Aus der Formel Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Schmelzpunkt

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C.

Dichte

Dies hängt vom SiO ₂ / Na ₂ O- Verhältnis ab .

Löslichkeit

Wenn es in Form großer grünlicher Glasstücke vorliegt, ist es beim Erhitzen und unter hohem Druck wasserlöslich. Das Pulver ist etwas löslicher, aber in beiden Fällen hängt seine Löslichkeit von der Menge an Natrium oder Na ₂ O ab, die es enthält.

Je höher der Natriumgehalt (in Form von Na ₂ O) ist, desto schneller löst er sich auf.

pH

Seine wässrigen Lösungen sind stark alkalisch.

Chemische Eigenschaften

Es wird kommerziell in SiO ₂ / Na ₂ O-Gewichtsverhältnissen im Bereich von 1,5 bis 3,3 hergestellt. Wenn das Verhältnis von SiO ₂ zunimmt , nehmen die Wasserlöslichkeit und die Alkalität ab.

Das Auflösen von festem Silikat in Wasser kann gelatineartige oder hochviskose Gemische bilden.

Natriumsilikatpulver kann zerfließend sein, dh wenn es eine hohe Menge an Na ₂ O enthält, neigt es dazu, leicht Wasser aus der Umgebung aufzunehmen.

Wenn der pH-Wert ihrer Lösungen durch Zugabe von Säure gesenkt wird, bildet sich ein Gel.

Andere Eigenschaften

Es ist nicht brennbar.

Erhalten

Um Natriumsilikate zu erhalten, wird Quarzsand SiO ₂ mit wasserfreiem Natriumcarbonat Na ₂ CO ₃ in einem offenen Ofen geschmolzen. Das Molverhältnis von Sand zu Natriumcarbonat kann kommerziell von 0,5 bis 3,75 variieren.

Quarzsandvorkommen in einem Gebiet von Indien. ರವಿಮುಂ. Quelle: Wikimedia Commons.

Anwendungen

In Seifen und Waschmitteln

Natriumsilikate gehören zu den ersten Verbindungen, die in Waschmittelformulierungen verwendet werden.

Waschmittel enthalten im Allgemeinen Natriumsilikat in ihrer Zusammensetzung. Verfasser: Karunasanghvi. Quelle: Pixabay.

Natriumsilikat bindet Calcium-Ca ^{2+ -} und Magnesium-Mg ²⁺ -Ionen und eliminiert die sogenannte Wasserhärte, dh erweicht sie. Auf diese Weise entstehen unlösliche Niederschläge, die in geringen Mengen verwendet werden.

Durch die Wirkung des Natriumsilikats kann das Waschmittel funktionieren, ohne dass die genannten Ionen den Reinigungsprozess beeinflussen.

In Katalysatoren und Kieselgelen

Kieselgele werden üblicherweise durch Ansäuern einer Natriumsilikatlösung auf einen pH-Wert von weniger als 10 oder 11 hergestellt. Die zum Gelieren erforderliche Zeit variiert.

Kieselgel. Zur Herstellung wird Natriumsilikat benötigt. Trockenmittel. Quelle: Wikimedia Commons.

Kieselsäure kann durch Mischen von Natriumsilikat mit einer starken Mineralsäure hergestellt werden. Natriumsilikat wird zur Herstellung von Basen für Katalysatoren verwendet, da es die Quelle für Siliciumdioxid-SiO _{2 ist} .

Als Klebstoff oder Kleber

Konzentrierte wässrige Natriumsilikatlösungen werden als Kleb- und Dichtstoffe verwendet. Sie halten Temperaturen von bis zu 1100 ° C stand.

Die Hauptanwendungen von Natriumsilikatklebstoffen sind Klebepapier, Wellpappe oder Wellpappe, Kartons und Kartons. Auch zum Kleben oder Agglomerieren von Holz oder zum Aufkleben von Metall auf verschiedene Arten von Materialien.

Wellpappe oder Wellpappe wird unter Verwendung von Natriumsilikatkleber hergestellt. Autor: Stux. Quelle: Pixabay.

Es wird zum Kleben von Glas, Porzellan, Keramik, Textilien, Leder usw. verwendet. Zum Verkleben von Glasfaser-, optischen Glas- und schlagfesten Glasbehältern.

Es ermöglicht die Herstellung von feuerfesten Zementen zum Bau von Tanks, Kesseln, Öfen und Formen für den Metallguss sowie zur Herstellung wasserdichter oder säurebeständiger Mörtel oder Zemente.

Natriumsilikate können mit Siliziumfluoriden unter Bildung säurebeständiger Zemente mit einer geringen Schrumpfneigung und einer ähnlichen Wärmeausdehnung wie Stahl reagieren.

Sie werden auch zur Herstellung von Zementen für Schleifscheiben zum Polieren verwendet.

In Ölbohrflüssigkeiten

Natriumsilikat wird seit vielen Jahren als chemischer Mörtel beim Bohren bestimmter Arten von Formationen mit sehr hoher Permeabilität verwendet, beispielsweise aus Sand.

Hohe Durchlässigkeit bedeutet, dass Flüssigkeiten leicht durchgelassen werden.

Es wird zusammen mit einer Verbindung zugesetzt, die das Silikat unter Bildung eines Polymers aktiviert. Dieses Polymer bietet Festigkeit, Steifheit und verringert die Durchlässigkeit in körnigen Böden.

Da der Boden weniger durchlässig ist, gelangt die Flüssigkeit nicht frei durch ihn und auf diese Weise wird der Flüssigkeitsverlust während der Bohrphase des Bohrlochs vermieden.

Ölbohrung. Oil_Rig_NT8.jpg: * abgeleitete Arbeit: Mudgineer (Diskussion) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative Arbeit: Malyszkz. Quelle: Wikimedia Commons.

In verschiedenen Anwendungen

Natriumsilikat hat auch eine Vielzahl von Anwendungen. Einige sind unten erwähnt.

-In täglichen Pflegeprodukten ist es beispielsweise Bestandteil von Rasiercremes.

-In Wasseraufbereitung.

-In der Aufhellung von Textilien wie Wolle.

-In der Bleiche von Papierzellstoff. Zum Bleichen von gemahlenem Holz wird beispielsweise eine Mischung verwendet, die unter anderem Wasserstoffperoxid und Natriumsilikat enthält. Natriumsilikat wird verwendet, um Metallionen zu binden, die dazu neigen, die Zersetzung von Peroxid zu beschleunigen.

-Für die Herstellung von feuerfesten Stoffen. Als Flammschutzmittel und als Beschichtung für Schutzausrüstung.

-In Kieselsäurepigmenten.

- Um von Insekten befallene Maiskörner zu erkennen. Es wird eine Mischung aus Natriumsilikat und Wasser verwendet, bei der die befallenen Körner schnell an die Oberfläche schwimmen.

-In der galvanischen Abscheidung von Zink.

-Um Metalle zu reinigen.

-In der Flotation von Mineralien wird es als Dispergiermittel für Schlamm und Schlick und als Conditioner für die Mineraloberfläche verwendet.

-Um Holz zu imprägnieren.

Risiken

Natriumsilikat ist aufgrund seines hohen Alkaligehalts stark reizend für Haut, Augen und Schleimhäute. Beim Verschlucken kann es giftig sein und die Schleimhäute ähnlich wie bei Natronlauge reizen.

Es muss getrennt von starken Säuren, Metallen und Halogenen wie Fluor gelagert werden, mit denen es heftig reagiert.

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