Натријум силикат

С Википедије, слободне енциклопедије
Натријум силикат
Струцтурал формула оф полyмериц содиум силицате
Балл анд стицк модел оф полyмериц содиум силицате
Сампле оф содиум силицате ин а виал
Називи
IUPAC назив
Natrijum metasilikat
Идентификација
3Д модел (Jmol)
Абревијација Е550
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.027.193
EC број 600-279-4229-912-9
МеСХ Содиум+метасилицате
RTECS ВВ9275000
УНИИ
УН број 1759 3253
  • [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O
Својства
Na2SiO3
Моларна маса 122,06 g·mol−1
Агрегатно стање Бели кристали
Густина 2,61 g/cm³
Тачка топљења 1.088 °C (1.990 °F; 1.361 K)
22,2 g/100 ml (25 °C)
160.6 g/100 ml (80 °C)
Растворљивост нерастворан у алкохолу
Индекс рефракције (nD) 1,52
Термохемија
Специфични топлотни капацитет, C 111,8 J/(K·mol)
Стандардна моларна ентропија So298 113,71 J/(K·mol)
−1561,43 kJ/mol
−1427 kJ/mol
Opasnosti
Bezbednost prilikom rukovanja Avantor Performance Materials
GHS grafikoni The corrosion pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The exclamation-mark pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
GHS signalna reč Opasnost
H302, H314, H315, H318, H319, H335
P260, P261, P264, P270, P271, P280, P301+312, P301+330+331, P302+352, P303+361+353, P304+340, P305+351+338, P310, P312
NFPA 704
NFPA 704 four-colored diamondКод запаљивости 0: Неће горети (нпр. вода)Health code 2: Intense or continued but not chronic exposure could cause temporary incapacitation or possible residual injury. E.g., chloroformКод реактивности 0: Нормално стабилан, чак и под стањем изложености ватри; није реактиван с водом (нпр. течни азот)Special hazards (white): no code
0
2
0
Letalna doza ili koncentracija (LD, LC):
LD50 (LD50)
 1153 (pacov, oralno)
Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje materijala (na 25 °C [77 °F], 100 kPa).
ДаY верификуј (шта је ДаYНеН ?)
Референце инфокутије

Натријум силикат је со растворљива у води, чији се водени раствор назива водено стакло. По хемијском саставу је натријум метасиликат, и појављује се у следећим облицима: Na2SiO3 и Na2SiO3·9H2O.[3] Постоје и друге форме (нпр. ортосиликат Na4SiO4), а њихова заједничка особина је растворљивост у води уз формирање стакласте емулзије. То је јонско једињење које се састоји од натријумових катјона На+
 и полимерни метасиликатних ањона [–СиО2−
3–]n. То је безбојна кристална хигроскопна чврста супстанца, растворљива у води (даје алкални раствор), али не и у алкохолима.[4]

У индустрији се различите врсте натријум силиката одликују тежинским односом SiO2:Na2O (који се множењем са 1,032 може претворити у моларни однос). Однос може варирати између 1:2 и 3,75:1.[5] Материјали са односом испод 2,85:1 називају се алкалним. Они са већим односом SiO2:Na2O се описују као неутрални.

Историја[уреди | уреди извор]

Растворљиве силикате алкалних метала (натријум или калијум) приметили су европски алхемичари већ током 1500-их. Ђиамбатиста дела Порта је приметио 1567. године да тартари салис (крема од тартара, калијум хидроген тартрат) доводи до топљења кристала у праху (кварца) на нижој температури.[6] Друге могуће ране референце на алкалне силикате дали су Басил Валентин 1520. године,[7] и Агрикола 1550. Око 1640. године, Јан Баптист ван Хелмонт је известио о стварању алкалних силиката као растворљиве супстанце настале топљењем песка са вишком алкалија и приметио је да се силицијум диоксид може квантитативно исталожити додавањем киселине у раствор.[8]

Глаубер је 1646. године направио калијум силикат, који је назвао течном силиком, топљењем калијум карбоната (добијеног калцинирањем креме од каменца) и песка у лонцу, и заџавајући смешу растопљеном док нису престали да излазе мехури (због ослобађања угљен-диоксида). Смеша је остављена да се охлади, а затим је млевена у фини прах. Када је прах био изложен влажном ваздуху, постепено је формирао вискозну течност, коју је Глаубер назвао „Oleum oder Liquor Silicum, Arenæ, vel Crystallorum“ (и.е. уље или раствор силике, песка или кварцног кристала).[9][10] Међутим, касније се тврдило да супстанце које су припремали ти алхемичари није била водено стакло, како се данас разуме.[11][12][13] Њу је 1818. године припремио Јохан Непомук фон Фухс, третирајући алкалијом силиконску киселину; резултатирајућа материја је растворљива у води, „али на њу не утичу атмосферске промене“.[14][15]

Изразе „водено стакло“ и „растворљиво стакло“ користили су Леополд Волф 1846,[16] Емил Коп 1857,[17] и Херман Крацер 1887.[18]

Године 1892, Рудолф фон Вагнер разликовао је соду, поташу, двоструку (сода и поташа) и фиксирану (тј. стабилизовану) смешу као врсте воденог стакла. Фиксирани тип био је „мешавина силицијум диоксида добро засићена поташним воденим стаклом и натријум-силикатом“ која се користи за стабилизацију неорганских пигмената водене боје на цементним радовима за спољне знакове и фреске.[19][20][21][22]

Припрема и особине[уреди | уреди извор]

Анхидратно једињење се може припремити топљењем силицијум диоксида СиО
2 (силике, кварца) са натријум оксидом На
2О у моларном односу 1: 1.[23]

Раствори натријум силиката могу се добити третирањем смеше силике (обично у виду кварцног песка), каустичне соде и воде, врућом паром у реактору. Укупна реакција је

2x NaOH + СиО
2 → (На
2О)
x·СиО
2 + x Х
2О

Натријум силикати се обично могу добити растварањем силике СиО
2 (чија тачка топљења је 1713 °C) у растопљеном натријум карбонату (који се топи уз декомпозицију на 851 °C):[24]

x На
2ЦО
3 + СиО
2 → (На
2О)
x·СиО
2 + ЦО
2

Овај материјал се исто тако може добити из натријум сулфата (тачка топљења 884 °C) са угљеником као редукциним агенсом:

2x На
2СО
4 + C + 2 СиО
2 → 2 (На
2О)
x·СиО
2 + 2 СО
2 + ЦО
2

Године 1990, 4 милиона тона алкалних металних силиката је произведено.[5]

Натријум силикат се кристалише из раствора у виду разних хидрата, као што су

  • пентахидрат На
    2    СиО
    3    ·5Х
    2    О     (ЦАС 10213-79-3, ЕЦ 229-912-9, ПубЦхем 57652358)
  • нонахидрат На
    2    СиО
    3    ·9Х
    2    О     (ЦАС 13517-24-3, ЕЦ 229-912-9, ПубЦхем 57654617)[25]

Структура[уреди | уреди извор]

У безводној чврстој супстанци, метасиликатни ањон је заправо полимеран, и састоји се од тетраедара {SiO4} који се деле у углове, а не од дискретног јона SiO32− .[24]

Поред безводног облика, постоје хидрати са формулом На2СиО3·нХ2О (где је n = 5, 6, 8, 9), који садрже дискретни, приближно тетраедарски ањон SiO2(OH)22− са хидратантном водом. На пример, комерцијално доступни натријум силикат пентахидрат Na2SiO3·5H2O је формулисан као Na2SiO2(OH)2·4H2O, а нонахидрат Na2SiO3·9H2O је формулисан као Na2SiO2(OH)2·8H2O.[26] Пентахидратна и нонахидратна форма имају своје засебне ЦАС бројеве, 10213-79-3 и 13517-24-3 респективно.

Употреба[уреди | уреди извор]

Употребљава се у индустрији као адхезивно средство, за спречавање корозије, у производњи ватросталних материјала, у производњи текстила, итд.

Натријум метасиликат реагује са киселинама и формира силика гел.[27]

  • Цементи и везива - дехидрирани натријум метасиликат формира цемент или везивно средство.
  • Пулпа - средство за димензионисање и пуфер/стабилизациони агенс кад се помеша са водоник-пероксидом.
  • Сапуни и детерџенти - као средство за емулговање и формирање суспензија.
  • Примена у аутомобилској индустрији - разградња старих мотора (ЦАРС програм), заптивач система за хлађење, поправка издувних система.
  • Конзерванс за јаја - заптива јаја повећавајући рок трајања.
  • Занатство - формира „сталагмите“ реакцијом и таложењем металних јона. Такође се користи као лепак назван „растворљиво стакло“

Види још[уреди | уреди извор]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today. 15 (23-24): 1052—7. PMID 20970519. doi:10.1016/j.drudis.2010.10.003.  уреди
  2. ^ Evan E. Bolton; Yanli Wang; Paul A. Thiessen; Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry. 4: 217—241. doi:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. ^ J.A. Vaccari. Materials handbook. McGraw-Hill. 
  4. ^ Chemical Book: "Sodium metasilicate". Accessed on 2018-05-13.
  5. ^ а б Gerard Lagaly, Werner Tufar, A. Minihan, A. Lovell "Silicates" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005. . doi:10.1002/14356007.a23_661.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  6. ^ Giambattista della Porta (1569): Magia naturalis sive de miraculis rerum naturalium, libri iiii (Natural magic or on the miracles of nature, in four books); pages 290–291, "Crystallus, ut fusilis fiat" (quartz, so made molten). Published by Guillaume Rouillé (Gulielmum Rovillium) in Lyon (Lugdunum) France
  7. ^ Kohn, C. (1862): "Die Erfindung des Wasserglas im Jahre 1520" (The invention of waterglass in the year 1520), Zeitschrift des Oesterreichischen Ingenieur-Vereins (Journal of the Austrian Engineer Association), volume 14, pages 229–230.
  8. ^ Johannes van Helmont (1644): Opuscula medica inaudita, published by Jost Kalckhoven (Jodocum Kalcoven) Cologne, Germany. In Part I: De Lithiasi, page 53, van Helmont mentions that alkalis dissolve silicates: "Porro lapides, gemmae, arenae, marmora, silices, &c. adjuncto alcali, vitrificantur: sin autem plure alcali coquantur, resolvuntur in humido quidem: ac resoluta, facili negotio acidorum spirituum, separantur ab alcali, pondere pristini pulveris lapidum." (Furthermore, stone, gems, sand, marble, silica, etc., become glassy by the addition of alkali: but if roasted with more alkali, they are dissolved in moisture: and the former weight of the stone powder is separated from the alkali and released by simply adding acid.)
  9. ^ Johann Rudolf Glauber (1646), Furni Novi Philosophici (New Philosophical Furnace). Published by Johan Jansson, Amsterdam.
  10. ^ Johann Rudolf Glauber (1661): Furni Novi Philosophici Oder Beschreibung einer New-erfundenen Distillir-Kunst (New Philosophical Furnace, or Treatise on Newly Discovered Distillation Art) chapter LXXIX, pages 164–166: "Wie durch Hülff eines reinen Sandes oder Kißlings auß Sale Tartari ein kräfftiger Spiritus kan erlanget werden." (How with the help of a pure sand or silica a powerful solution can be gotten from cream of tartar).
  11. ^ Anon. (1863): "Die Erfindung des Wasserglases im Jahre 1520." Kunst- und Gewerbe-Blatt, volume 49, pages 228–230.
  12. ^ Anon. (1863): "Die Erfindung des Wasserglases im Jahre 1520." Reprint, Polytechnisches Journal, volume 168, pages 394–395
  13. ^ Anon. (1863) "Die angebliche Erfindung des Wasserglases im Jahre 1520" (On the alleged invention of waterglass in the year 1520). Reprint, Neues Repertorium für Pharmacie, volume 12, pages 271–273.
  14. ^ Johann Nepomuk von Fuchs (1825) "Ueber ein neues Produkt aus Kieselerde und Kali" (On a new product from silica and potash), Archiv für die gesammte Naturlehre, volume 5, issue 4, pages 385–412. On page 386: "Ich erhielt es zuerst, vor ungefähr 7 Jahren" (I first obtained it about 7 years ago).
  15. ^ Joh. Nepomuk Fuchs (1825) "Ueber ein neues Produkt aus Kieselerde und Kali; und dessen nüzliche Anwendung als Schuzmittel gegen schnelle Verbreitung des Feuers in Theatern, als Bindemittel, firnißartigen Anstrichen u.s.w." (On a new product from silica and potash; and its useful application as a protection against the rapid spread of fire in theaters, as a glue, varnish, etc.). Polytechnisches Journal, volume 17, pages 465–481.
  16. ^ Leopold Wolff (1846): Das Wasserglas: Seine Darstellung, Eigenschaften und seine mannichfache Anwendung in den technischen Gewerben (Water-glass: its preparation, properties, and its manifold uses in technical commerce) published by Quedlinburg, Leipzig, Germany.
  17. ^ Emile Kopp (1857): "Sur la préparation et les propriétés du verre soluble ou des silicates de potasse et de soude; analyse de tous les travaux publiés jusqu'a ce jour sur ce sujet" (On the preparation and properties of soluble glass or the silicates of potash and soda; analysis of all works published until today on this subject). Le Moniteur scientifique, volume 1, 337–349, pages 366–391.
  18. ^ Hermann Krätzer (1887): Wasserglas und Infusorienerde, deren Natur und Bedeutung für Industrie, Technik und die Gewerbe (Water-glass and soluble earths, their nature and significance for industry, technology, and commerce). Published by Hartleben, Vienna, Austria.
  19. ^ Von Wagner, Rudolf (1892; translation of 13th edition by Willian Crookes) Manual of Chemical Technology [1]
  20. ^ Von Wagner, Manual of Chemical Technology (1892 translation)
  21. ^ Hermann Mayer (1925): Das Wasserglas; Sein Eigenschaften, Fabrikation und Verwendung auf Grund von Erfahrungen und Mitteilungen der Firma Henkel & Cie. (The Water-glass: Its properties, production, and application on the basis of experiences and communications of the firm of Henkel & Co.) Published by Vieweg, Braunschweig, Germany.
  22. ^ Morris Schrero (1922): Water-glass: A Bibliography. Published by Carnegie Library, Pittsburgh, Pennsylvania.
  23. ^ J. F. Schairer and N. L. Bowen (1956): "The system Na
    2    O    —Al
    2    O
    3    —SiO
    2    ". American Journal of Science, volume 254, issue 3, pages 129-195 . doi:10.2475/ajs.254.3.129.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  24. ^ а б Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  25. ^ M. F. Bechtold (1955): "Polymerization and Properties of Dilute Aqueous Silicic Acid from Cation Exchange" Journal of Physical Chemistry, volume 59, issue 6, pages 532–541. . doi:10.1021/j150528a013.  Недостаје или је празан параметар |title= (помоћ)
  26. ^ Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
  27. ^ „Усес оф Содиум Метасилицате”. 

Литература[уреди | уреди извор]

  • Ј.А. Ваццари. Материалс хандбоок. МцГраw-Хилл. 
  • Асхфорд'с Дицтионарy оф Индустриал Цхемицалс, тхирд едитион, 2011, паге 8369.

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Натријум силикат на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Natrijum_silikat&oldid=27556768”