- estructura
- Nomenclatura
- propietats
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- densitat
- solubilitat
- pH
- propietats químiques
- altres propietats
- obtenció
- usos
- En sabons i detergents
- En catalitzadors i gels de sílice
- Com adhesiu o cola
- En fluids de perforació de pous de petroli
- En diverses aplicacions
- Riscos
- referències
El silicat de sodi és un compost inorgànic format per dos ions sodi Na + i un anió silicat SiO 3 2 -. També es diu que està format per una molècula de sílice SiO 2 i una d'òxid de sodi Na 2 O. La seva fórmula química pot expressar-se com Na 2 SiO 3 o també Na 2 O . SiO 2.
No obstant això, la composició de l'silicat de sodi pot variar depenent de la relació SiO 2 / Na 2 O en pes o en mols. Se li denomina també silicat soluble o vidre soluble. Es pot obtenir en forma de pols, grans trossos semblants a vidres o en forma de solucions.
Silicat de sodi Na 2 SiO 3 sòlid. Ondřej Mangl. Font: Wikimedia Commons.
El silicat de sodi té un ampli ús en detergents i sabons ja que permet suavitzar l'aigua fent més efectiva la neteja. També forma part de productes com la crema d'afaitar.
És la matèria primera per preparar catalitzadors de sílice SiO 2. Les seves solucions es fan servir com cola en moltes aplicacions, que van des del paper adhesiu i cartrons, fins al vidre, porcellana, motlles refractaris, ciment i discos abrasius.
Per ser un material completament no combustible, s'usa per fabricar teles a prova de foc, ja que és retardant de foc, i com a revestiment d'equips de protecció.
estructura
Estructura simplificada dels polímers en les solucions de silicat de sodi. Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
La fórmula general dels silicats de sodi és xSiO 2 / Na 2 O on x és la raó molar o en pes.
Raó molar significa nombre de mols de SiO 2 dividit entre el nombre de mols de Na 2 O. Raó en pes vol dir pes de SiO 2 dividit entre pes de Na 2 O.
Afegint més àlcali (Na 2 O) es canvia la relació molar o en pes.
Una solució de silicat de sodi amb una relació molar baixa, per exemple 1/1 (1 mol de SiO 2 i 1 mol de Na 2 O) conté principalment monòmers SiO 4 4 - i dímers S 2 O 5 2 - a més dels ions na +.
Una solució amb una relació molar alta com ara 3,3 / 1 (3,3 mols de SiO 2 per cada mol de Na 2 O) té una alta proporció d'espècies polimèriques o polímers de silici i oxigen.
Nomenclatura
-Silicato de sodi
-Metasilicato de sodi
-Vidre soluble
-Vidre d'aigua (de l'anglès water glass)
-Silicato soluble
propietats
estat físic
-Sòlid en trossos grans semblants a cristalls de color verd blavós
-Sòlid en pols d'incolor a blanc
-Solucions aquoses incolores.
pes molecular
De la fórmula Na 2 SiO 3: 122,063 g / mol.
Punt de fusió
Na 2 SiO 3: 1089 ° C
densitat
Depèn de la relació SiO 2 / Na 2 O.
solubilitat
Quan es troba en forma de trossos grans de vidre verdós és soluble en aigua si s'escalfa i sota una alta pressió. La pols és lleugerament més soluble, però en ambdós casos la seva solubilitat depèn de la quantitat de sodi o Na 2 O que tingui.
Mentre més gran sigui el contingut de sodi (en forma de Na 2 O) més ràpid es dissol.
pH
Les seves solucions aquoses són fortament alcalines.
propietats químiques
Comercialment es prepara en relacions SiO 2 / Na 2 O en pes que van des de 1,5 fins 3,3. A mesura que augmenta el SiO 2 en la relació disminueix la solubilitat en aigua i l'alcalinitat.
A l'dissoldre el silicat sòlid en aigua es poden formar mescles gelatinoses o molt viscoses.
La pols de silicat de sodi pot ser deliqüescent, és a dir, si té una alta quantitat de Na 2 O, tendeix a absorbir fàcilment aigua de l'ambient.
Si es disminueix el pH de les seves solucions agregant àcid es forma un gel.
altres propietats
No és inflamable.
obtenció
Per obtenir silicats de sodi es fon sorra de sílice SiO 2 amb carbonat de sodi Na 2 CO 3 anhidre en un forn obert. La relació molar de sorra a carbonat de sodi pot variar comercialment de 0,5 a 3,75.
Dipòsits de sorra de sílice en una zona de l'Índia. ರವಿಮುಂ. Font: Wikimedia Commons.
usos
En sabons i detergents
Els silicats de sodi estan entre els primers compostos que van ser emprats en formulacions de detergents.
Els detergents generalment contenen silicat de sodi en la seva composició. Autor: Karunasanghvi. Font: Pixabay.
El silicat de sodi segresta els ions calci Ca 2+ i magnesi Mg 2+, eliminant el que s'anomena duresa de l'aigua, és a dir, suavitzant-la. A l'fer això es formen precipitats insolubles, de manera que es fa servir en petites quantitats.
L'acció de l'silicat de sodi permet el detergent funcionar sense que els ions esmentats afectin el procés de neteja.
En catalitzadors i gels de sílice
Els gels de sílice es preparen comunament acidificant una solució de silicat de sodi a pH menor de 10 o 11. El temps requerit per gelificar varia.
Gel de sílice. Per preparar-se requereix silicat de sodi. Desiccants. Font: Wikimedia Commons.
Es pot preparar sílice barrejant silicat de sodi amb un àcid mineral fort. El silicat de sodi s'empra en la manufactura de bases per a catalitzadors, ja que és la font de sílice SiO 2.
Com adhesiu o cola
Les solucions aquoses concentrades de silicat de sodi s'empren com adhesius i segelladors. Poden aguantar temperatures de fins a 1100 ° C.
Les principals aplicacions dels coles de silicat de sodi són en paper adhesiu, cartró corrugat o ondulat, caixes i cartrons. També per enganxar o aglomerar fusta o per adherir metall a diversos tipus de materials.
El cartró ondulat o corrugat es fabrica utilitzant cola de silicat de sodi. Autor: Stux. Font: Pixabay.
Serveix per enganxar vidre, porcellana, ceràmica, tèxtils, cuir, etc. Per unir fibra de vidre, vidres òptics i recipients de vidre a prova d'impactes.
Permet preparar ciments refractaris per construir tancs, bullidors, forns i motlles per a fosa de metalls, així com per fer morters o ciments a prova d'aigua o d'àcids.
Els silicats de sodi poden reaccionar amb fluorurs de silici per produir ciments resistents als àcids, amb baixa tendència a la contracció i una expansió tèrmica similar a la del acer.
També s'empren per fer ciments per a discos abrasius utilitzats per polir.
En fluids de perforació de pous de petroli
El silicat de sodi s'ha utilitzat durant molts anys com beurada química durant la perforació de cert tipus de formacions amb molt alta permeabilitat, com ara les que estan constituïdes per sorra.
Alta permeabilitat vol dir que deixa passar els líquids fàcilment.
S'afegeix juntament amb un compost que activa a l'silicat per formar un polímer. Aquest polímer proporciona força, rigidesa i redueix la permeabilitat en sòls granulars.
A l'ésser terra menys permeable, el líquid no el travessa lliurement i d'aquesta manera s'evita la pèrdua de fluid durant la fase de perforació de pou.
Perfortación de pou de petroli. Oil_Rig_NT8.jpg: * derivative work: Mudgineer (talk) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative work: Malyszkz. Font: Wikimedia Commons.
En diverses aplicacions
El silicat de sodi té a més una varietat d'usos. A continuació s'esmenten alguns.
-En productes de cura diària, per exemple és component de cremes d'afaitar.
-En tractament d'aigües.
-En el blanquejament de tèxtils com la llana.
-En el blanquejament de polpa de paper. Per exemple, per blanquejar fusta mòlta es fa servir una barreja que conté peròxid d'hidrogen i silicat de sodi entre d'altres ingredients. El silicat de sodi s'usa per segrestar els ions metàl·lics, els quals tendeixen a accelerar la descomposició de l'peròxid.
-Per a la manufactura de teles a prova de foc. Com retardant de foc i com a revestiment d'equips de protecció.
-En pigments de sílice.
-Per detectar grans de blat de moro infestats per insectes. Es fa servir una barreja de silicat de sodi i aigua en on els grans infestats suren sobre la superfície ràpidament.
-En l'electrodeposició de zinc.
-Per netejar metalls.
-A la flotació de minerals s'empra com dispersant de llots i llim i com condicionador de la superfície dels minerals.
-Per impregnar fusta.
Riscos
El silicat de sodi pel seu alt contingut d'àlcali és un fort irritant de la pell, els ulls i les membranes mucoses. Si s'ingereix pot ser tòxic i irritar les membranes mucoses de manera similar a solucions de sosa càustica.
Ha d'emmagatzemar separat d'àcids forts, metalls i halògens com el fluor, amb el qual reacciona violentament.
referències
- Ebnesajjad, S. (2015). Characteristics of Adhesive Materials. Soluble Silicates (Potassium and Sodium silicate). In Handbook of Adhesives and Surface Preparation. Recuperat de sciencedirect.com.
- Fink, JK (2012). Fluid loss Additives. Sodium metasilicate. In Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids (Second Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Sodium silicate. National Center for Biotechnology Information. Recuperat de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., John Wiley and Sons.
- Maeda, K. et al. (2007). From Zeolites to Porous MOF Materials - The 40 th Anniversary of International Zeolite Conference. In Studies in Surface Science and Catalysis. Recuperat de sciencedirect.com.
- Chopade, SP and Nagarajan, K. (2000). Detergent Formulations: ió exchange. In Encyclopedia of Separation Science. Recuperat de sciencedirect.com.
- Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Crucial insights on the mix design of alkali-activated cement-based Binders. Effect of silicates: degree of soluble silicate Polymerization. In Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortars and Concretes. Recuperat de sciencedirect.com.