סיליקט סידן: תכונות, מבנה, השגה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

סידן סיליקט הוא שם מוקצה לקבוצה של תרכובות כימיות נוצרו תחמוצת סידן (CAO) ו סיליקה (SiO ₂ ). הנוסחה הכללית של תרכובות אלה היא xCaO • ySiO ₂ • zH ₂ O.

הם מוצקים לבנים או צהבהבים. הם יכולים להיות נטולי מים, כלומר ללא מים (H ₂ O) במבנה שלהם, או שהם יכולים להכיל אותם. הם חלק מכמה סוגים של מינרלים בטבע.

מינרל סידן סיליקט. דייב דיאט http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

סידן סיליקטים אינם מסיסים במים אך כאשר הם מצטרפים אליהם הם יוצרים ג'לים מיובשים (חומרים כמו ג'לטין) אשר לאחר הקשתם הם מאוד קשים, עמידים וכמעט אטומים למים.

זה הוביל לשימושם בענף הבנייה, שכן הם משמשים במלט, לבנים ולוחות בידוד לחות. הם גם חלק מחומרים לריפוי נקבים בשיניים ואף נחקרו לשימוש בהתחדשות העצמות, כלומר כחומר ביו-חומר.

הוצע להם להפחית את הזיהום שנוצר על ידי כמה תעשיות מתכות. הם משמשים גם כמחוללי חיכוך בבלמי רכב וצמזי רכב.

מִבְנֶה

סידן סיליקט יכול להכיל כמות משתנה של תחמוצת סידן (CaO) וסיליקה (SiO ₂ ). הנוסחה הכללית שלה היא:

xCaO • Ysio ₂ • zH ₂ O

כאשר x, y ו- z הם מספרים שיכולים להיות בעלי ערכים שונים.

כמות ה- CaO חייבת להיות בין 3% ל- 35% (לפי משקל על בסיס יבש) ותכולת SiO ₂ צריכה להיות בין 50-95% (לפי משקל על בסיס יבש). הם יכולים להיות נטולי מים (ללא מים במבנה שלהם, כלומר, z = 0 בפורמולה) או שהם יכולים להתייבש (כאשר מים הם קונפורמציה שלהם).

מִנוּחַ

• סידן סיליקט
• מלח סידן חומצה סיליקית
• סידן תחמוצת וסיליקון

נכסים

מצב פיזי

לבן מאוד עדין או לבן מוצק.

משקל מולקולרי

מטא- סיליקט סידן CaO • SiO ₂ או CaSiO ₃ = 116.16 גרם / מול

נקודת המסה

סידן Metasilicate CaSiO ₃ = 1540 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

סידן Metasilicate CaSiO ₃ = 2.92 גרם / סמ"ק

מְסִיסוּת

מסיסים במים ואתנול.

pH

בוץ שמוכן עם סיליקט של 5% סידן יכול להיות בעל pH של 8.4-12.5.

נכסים אחרים

ניתן לחות סידן סידן (עם מים במולקולה) או נטול מים (ללא מים במולקולה) עם פרופורציות שונות של סידן בצורה של תחמוצת סידן CaO וסיליקה בצורת דו-תחמוצת סיליקה SiO ₂ .

יש לו יכולת ספיגת מים גבוהה. Metasilicate סידן (CaO • SiO ₂ או CaSiO ₃ ) בולט בזוהר ובלובן שלו, לחות נמוכה, תכולת נדיפים נמוכה וספיגת שמן טובה.

MetSilicate CaSiO ₃ . Ondřej Mangl / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

בין ההידרטים של הסידן הסידן, נבדלים אלו הנוצרים על ידי הוספת מים ל- Ca ₂ SiO ₅ ו- Ca ₃ SiO ₅ . מוצרי ההידרציה של שני תרכובות אלה הם השכיחים ביותר בסוגים מסוימים של מלט.

להשיג

סידן סיליקט מיוצר בדרכים שונות על ידי תגובת חומר סיליקוס (כגון אדמת diatomaceous) ותרכובות סידן (כמו סידן הידרוקסיד (Ca (OH) ₂ )).

ניתן להכין סידן סידן למשל על ידי סידן של תחמוצת סידן (CaO) עם סיליקה (SiO ₂ ) בטמפרטורות גבוהות.

כאשר התגובה מתבצעת ביחס טוחני 1: 1 (פירוש הדבר שיש מספר זהה של מולקולות CaO כמו SiO ₂ ), תוצאות הסיליקון המטיליקט CaSiO ₃ או CaO • SiO ₂ :

CaO + SiO ₂ + חום → CaSiO ₃

יישומים

בהשגת לבנים

עם יחידות סידן סיליקט או לבנים לבנייה מיוצרים. הם מתקבלים מחומר סיליקאי משובח וסיד מהיר או סיד מתוק. ניתן להוסיף פיגמנטים אינרטיים כדי לתת לבנה צבע שונה.

יחידות מעוצבות בלחץ ונרפאות בתוך אוטוקלאב (תנור אדים) בטמפרטורה של 170 מעלות צלזיוס למשך 4-6 שעות. במהלך הריפוי חלק מהסיד מגיב עם החומר הכוסי ליצירת הידראט סיליקט סידן, המחזיק את הלבנים יחד.

לבני סידן סיליקט. Holger.Ellgaard / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). מקור: Wikimedia Commons.

עם זאת, לבני סיליקט סידן נוטים להתרחב ולהצטמצם יותר מלבני חימר, מה שעלול לגרום לעיתים לפיצוח בנייה.

זה משך תשומת לב והם נחשבו כמסוכנים.

במלט פורטלנד

סידן סיליקטים הם חלק ממלט פורטלנד שהוא חומר נפוץ בענף הבנייה.

מלט פורטלנד הוא מלט הידראולי המיוצר על ידי חומרים מתכלים הנוצרים בעיקר מסיליקטים סידן מיובשים וסידן סולפט CaSO ₄ (גבס).

משטח עם מלט. המלט מכיל סיליקון סיליקון בהרכבו. מחבר: Pexels. מקור: Pixabay.

זה מתקשה במהירות כתוצאה מתגובת ההידרציה שמייצרת ג'ל סיליקון לסידן מתייבש. התוצאה היא חומר חזק, צפוף וחלחל גרוע (שאינו מאפשר למים לעבור).

הסיליקטים שהוא מכיל הם טריקסיום סיליקט Ca ₃ SiO ₅ או 3CaO.SiO ₂ וסיליקט דיקלסיום Ca ₂ SiO ₄ או 2CaO.SiO ₂ .

להניע זבל רדיואקטיבי

סיליקטי הסידן במלט יכולים להשתנות באחוזם לפי משקלם. הרכב המלט של פורטלנד יכול להשתנות בהתאם לסוג מבנה הבנייה אליו הוא מיועד.

סוגים מסוימים של מלט זה משמשים לנטילת פסולת רדיואקטיבית כך שהיא לא תגרום נזק לאנשים או לסביבה.

כמבודד לבניינים

סידן סיליקט משמש להשגת לוחות קצף מינרלים או לוחות בידוד מינרלים.

סדיני סיליקט סידן. אחים הרינג / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). מקור: Wikimedia Commons.

אלה משמשים לבידוד הקירות מפני רטיבות. CaO ו- SiO ₂ מעורבבים במים ומתווספים תאית של 3-6% מה שמשפר את הגמישות והיציבות של הקצוות.

הבוצה הנוצרת נשפכת לתבניות ואז מחוממת באדים בלחץ וטמפרטורה גבוהים בתנור אדים מיוחד הנקרא אוטוקלאב.

התוצאה היא קצף קשיח מחוספס מאוד, שנחתך ליריעות או קרשים ומטופל בתוספים מיוחדים כך שיוכל להדוף מים.

קצף סיליקט סידן משמש בענף הבנייה, במיוחד לבידוד קירות ולשיפור ההגנה מפני הלחות, ומשמש במיוחד בשיפוץ מבנים ישנים.

להפחתת הזיהום בתעשייה המתכת

סיליקט סידן דיקסי Ca ₂ SiO ₄ או 2CaO.SiO ₂ שנמצא בסיגים או פסולת מייצור פלדה שימש לזרז מתכות מומסות בקולחין חומצי מתהליכים מתכות אחרות.

משקעים פירושו שהמתכת המומסת הופכת לחלק מתרכובת מוצקה שהולכת לתחתית המכולה וניתנת לאיסוף.

בפסולת מסוימת מתעשיית הפלדה יש ​​סיליקון סידן שימושי לזרז מתכות מתמיסות חומציות. מחבר: Skeeze. מקור: Pixabay.

ה- Ca ₂ SiO ₄ הקיים בסיגי פלדה מגיב עם מים ומייצר Ca (OH) ₂ שיש לו את היכולת לנטרל את החומציות של תמיסות חומצות של מתכות מתהליכים אחרים:

2 Ca ₂ SiO ₄ + 4 H ₂ O → 3CaO. 2SiO ₂ .3H ₂ O + Ca (OH) ₂

בנוסף לנטרול, תרכובת סיליקט הסידן יכולה לספוג חלק מיוני ה- M ^{2+ על} ידי החלפה עם יוני הסידן Ca ²⁺ . להלן מתווה:

≡Si-O-Ca + M ²⁺ → ≡Si-OM + Ca ²⁺

לאחר מכן ניתן להשתמש בתרכובת המוצקה המכילה את המתכת למטרה אחרת ואינה מושלכת. זו דוגמה לאקולוגיה תעשייתית.

בביו-חומרים

קרמיקה של סיליקון סידן החלה להיבדק כחומרים ביו-חומרים מאז 1990. הם נבדקו לצורך השימוש הפוטנציאלי שלהם בהתחדשות רקמת העצם מכיוון שיש להם ביו-אקטיביות מעולה מאשר חומרים אחרים.

זה מיוחס לעובדה שיש להם סיליקון (Si), הממלא תפקיד חיוני במנגנונים המובילים להיווצרות עצם חדשה.

למלטים על בסיס סידן סיליקט יש את היכולת לגרום ליצירת ציפוי סידן פוספט / אפטיט כשהוא טובל בנוזלים ביולוגיים ומקדם התחדשות רקמות.

סידן סיליקטים יכול לתפקד כבסיס לחומרים ביולוגיים המאפשרים תיקון עצמות. https://www.scientificaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

מסיבות אלה הוא נחשב כחומר מתאים לתיקון עצם.

בביו-דסטין

סידן סיליקט הוא חלק מביו-יידיין. זהו חומר המשמש לתיקון ניקוב שיניים, ספיחת עצמות וכמילוי לקצה שורשי השיניים.

ביו-יידין הוא מלט ביו-אקטיבי נמוך נקבוביות, בעל חוזק מכני או קשיחות גדול יותר מחומרים אחרים ודומה לדנטין.

סידן סיליקטים הם חלק מחומרים המשמשים לכיסוי ניקוב בשיניים. Jak / רשות הרבים. מקור: Wikimedia Commons.

זה מורכב מסיליקט טריקסיום (Ca ₃ SiO ₅ ), סיליקט סיליקלי (Ca ₂ SiO ₅ ), סידן פחמתי (CaCO ₃ ) ותחמוצת זירקוניום. כשמערבבים במים, סיליקון סיליקון יוצר ג'ל מיובש דביק שמתמצק לאחר זמן מה ויוצר מבנה קשה.

זה מפעיל השפעה חיובית על תאי עיסת השיניים ומאיץ את היווצרותם של גשרים בדנטין, שם בולטת עוצמת קשריהם, המיקרו-קשיחות והעמידות לדחיסה.

צינור עם סיליקט סידן לריפוי שיניים. שיימה עבדלטיף / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). מקור: Wikimedia Commons.

אפליקציות אחרות

סידן סיליקטים משמשים גם כגורמים נגד עוגות ועזרי סינון.

סידן מטסיליקט CaSiO ₃ משמש בקרמיקה, במכשירים בהם נדרש חיכוך מסוים, כמו בלמי רכב וצמזי מצמד, והשגת מתכות.

בשל הברקות והלובן הגבוהים שלה, CaSiO ₃ משמש למילוי צבעים ופלסטיק.

הפניות

1. רופ, RC (2013). קבוצה 14 (C, Si, Ge, Sn ו- Pb) תרכובות כדור הארץ האלקליות. סידן סיליקט. באנציקלופדיה של תרכובות כדור הארץ האלקאליות. התאושש מ- sciencedirect.com.
2. FAO (2015). סידן סיליקט. מפרט שהוכן ב- JECFA ^ה -80 (2015) וב- FAO JECFA Monographs שפורסם בשנת 17. התאושש מ- fao.org.
3. הריסון, AM (2019). חוקה ומפרט של מלט פורטלנד. סידן סיליקט הידראט. בכימיה של לאה של מלט ובטון (המהדורה החמישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
4. גלרט, ר '(2010). חומרים מינרליים אורגניים לבידוד במבנים. קצף סידן סיליקט וקצף מינרלי. בחומרים להתייעלות אנרגטית ונוחות תרמית בבניינים. התאושש מ- sciencedirect.com.
5. גאודורי, אום. ואח '. (2016). אפיון התנהגות השפלה של פיגומים ביו-קרמיים. פיגומי אפטיט / וולסטוניט. באפיון ועיצוב פיגומי רקמות. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. רני, פ 'ואח'. (2019). עיסת שיניים המכילה ננו-קומפוזיטים. ביו-אידטין. ביישומים של חומרים ננו-מורכבים ברפואת שיניים. התאושש מ- sciencedirect.com.
7. אינגאם, ג'יי.פי (2013). מוצרי בטון. יחידות סידן סיליקט. בחומרים גאומטיים תחת המיקרוסקופ. התאושש מ- sciencedirect.com.
8. Ojovan, MI ו Lee, WE (2005). השתקעות של פסולת רדיואקטיבית במלט. מלטים הידראוליים. במבוא לחיסול פסולת גרעינית. התאושש מ- sciencedirect.com.
9. Ramachandra Rao, S. (2006). שחזור משאבים ומחזור מפסולת מטלורגית. סידן סידן כמשקע למתכות מומסות. בסדרת ניהול פסולת. התאושש מ- sciencedirect.com.
10. פראטי, סי וגנדולפי, מ.ג (2015). מלט ביו-אקטיבי סידן סיליקט: פרספקטיבות ביולוגיות ויישומים קליניים. דנט מטר, אפריל 2015; 31 (4): 351-70. התאושש ב- ncbi.nlm.nih.gov.