נתרן סיליקט (NA2SIO3): מבנה, תכונות, שימושים, סיכונים - כִּימִיָה - 2025

סיליקט נתרן הוא תרכובת אורגנית המורכבת משני יוני נתרן Na ⁺ ו אניון סיליקט SiO ₃ ^{2 -} . זה הוא גם אמר המולקולה מורכבת סיליקה SiO ₂ ו תחמוצת נתרן Na ₂ O. שלה נוסחה כימית יכולים להתבטא Na ₂ SiO ₃ או Na גם ₂ O . SiO ₂ .

עם זאת, הרכב הסיליקט נתרן יכול להשתנות בהתאם ליחס SiO ₂ / Na ₂ O לפי משקל או בשומות. זה נקרא גם סיליקט מסיס או זכוכית מים. ניתן להשיג אותו בצורה של אבקה, חתיכות גדולות כמו קריסטל, או בצורה של פתרונות.

סיליקט נתרן מוצק Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. מקור: Wikimedia Commons.

נתרן סיליקט נמצא בשימוש נרחב בחומרי ניקוי וסבונים מכיוון שהוא מרכך את המים, מה שהופך את הניקוי ליעיל יותר. זה גם חלק ממוצרים כמו קרם גילוח.

זהו חומר הגלם להכנת זרזי סיליקה ₂ . הפתרונות שלו משמשים כדבק ביישומים רבים, החל מנייר דבק וקרטון, לזכוכית, חרסינה, תבניות עקשן, מלט ודיסקיות שוחקים.

מכיוון שמדובר בחומר שאינו דליק לחלוטין, הוא משמש לייצור בדים חסינים אש, שכן הוא מעכב אש, וכציפוי לציוד מגן.

מִבְנֶה

מבנה מפושט של פולימרים בתמיסות נתרן סיליקט. בנג'ה-bmm27. מקור: Wikimedia Commons.

הנוסחה הכללית של סיליקון נתרן היא xSiO ₂ / Na ₂ O כאשר x הוא היחס הטוחני או המשקל.

יחס מולקולרי פירושו מספר שומות של SiO ₂ חלקי מספר שומות של Na ₂ O. יחס משקל פירושו משקל של SiO ₂ חלקי משקל של Na ₂ O.

הוספת אלקלי נוסף (Na ₂ O) משנה את היחס הטוחני או המשקל.

תמיסת נתרן סיליקט ביחס טוחן נמוך, למשל 1/1 (1 מול של SiO ₂ ו -1 מול של Na ₂ O) מכילה בעיקר SiO ₄ ^{4 -} מונומרים ו- S ₂ O ₅ ^{2 -} דימרים בנוסף ליונים Na ⁺ .

לתמיסה ביחס מולקולרי גבוה כגון 3.3 / 1 (3.3 mol SiO ₂ לכל שומה של Na ₂ O) יש שיעור גבוה של מינים פולימריים או פולימרים של סיליקון וחמצן.

מִנוּחַ

-נתרן סיליקט

מטא סיליקט סילום

- זכוכית מסיסה

-כוס מים (מאנגלית זכוכית מים)

-סיליקט מסיס

נכסים

מצב פיזי

- מוצק בחלקים גדולים הדומים לקריסטלים כחולים-ירוקים

-מוצק אבקה חסר צבע עד לבן

פתרונות מימיים ללא צבע.

משקל מולקולרי

מהנוסחה Na ₂ SiO ₃ : 122.063 גרם / מול.

נקודת המסה

Na ₂ SiO ₃ : 1089 מעלות צלזיוס

צְפִיפוּת

זה תלוי ביחס SiO ₂ / Na ₂ O.

מְסִיסוּת

כשהוא בצורת חתיכות גדולות של זכוכית ירקרקה הוא מסיס במים אם הוא מחומם ובלחץ גבוה. האבקה מעט יותר מסיסה, אך בשני המקרים המסיסות שלה תלויה בכמות הנתרן או Na ₂ O שהיא מכילה.

ככל שתכולת הנתרן גבוהה יותר (בצורה של Na ₂ O), היא מתמוססת מהר יותר.

pH

הפתרונות שלה מימיים הם בסיסיים מאוד.

תכונות כימיות

הוא מוכן מבחינה מסחרית ביחס של SiO ₂ / Na ₂ O לפי משקל שנע בין 1.5 ל- 3.3. כאשר SiO ₂ עולה ביחס, מסיסות המים והאלקליות יורדות.

המסת סיליקט מוצק במים יכולה ליצור תערובות ג'לטיניות או צמיגות במיוחד.

אבקת נתרן סיליקט יכולה להיות בעדינות, כלומר אם יש לה כמות גבוהה של Na ₂ O, היא נוטה לספוג מים בקלות מהסביבה.

אם הורדת pH של תמיסותיהם על ידי הוספת חומצה נוצר ג'ל.

נכסים אחרים

זה לא דליק.

להשיג

לקבלת silicates נתרן, חול סיליקה SiO ₂ נמס עם נתרן קרבונט נטול מים Na ₂ CO ₃ בתנור פתוח. היחס הטוחני של חול לנתרן קרבונט יכול להשתנות באופן מסחרי בין 0.5 ל- 3.75.

חול סיליקה מרבץ באזור הודו. ರವಿಮುಂ. מקור: Wikimedia Commons.

יישומים

בסבונים ובדטרגנטים

סיליקון נתרן הם בין התרכובות הראשונות שמשמשות בפורמולות דטרגנטים.

חומרי ניקוי בדרך כלל מכילים נתרן סיליקט בהרכבם. מחבר: Karunasanghvi. מקור: Pixabay.

נתרן סיליקט מחזיקה ביוני סידן Ca ²⁺ ומגנזיום Mg ²⁺ , ומבטל את מה שמכונה קשיות מים, כלומר מרכך אותו. על ידי כך נוצרים משקעים בלתי מסיסים, כך שהוא משמש בכמויות קטנות.

פעולת הסיליקט נתרן מאפשרת לתפקוד הדטרגנט מבלי שהיונים שהוזכרו ישפיעו על תהליך הניקוי.

בזרזים וג'לי סיליקה

בדרך כלל מכינים ג'לי סיליקה על ידי החמצת תמיסת נתרן סיליקט ל- pH של פחות מ 10 או 11. הזמן הנדרש לג'ל משתנה.

סיליקה ג'ל. נתרן סיליקט נדרש להכנתו. יבוש. מקור: Wikimedia Commons.

ניתן להכין סיליקה על ידי ערבוב נתרן סיליקט עם חומצה מינרלית חזקה. נתרן סיליקט משמש לייצור בסיסים לזרזים, מכיוון שהוא מקור הסיליקה SiO ₂ .

כמו דבק או דבק

תמיסות מימיות מרוכזות של נתרן סיליקט משמשות כדבקים וחומרי איטום. הם יכולים לעמוד בטמפרטורות של עד 1100 מעלות צלזיוס.

היישומים העיקריים של דבקי סיליקט נתרן הם בנייר דבק, קרטון גלי או גלי, קופסאות וקרטונים. כמו כן להדבקה או אגרגורציה של עץ או להדבקת מתכת לסוגים שונים של חומרים.

לוח גלי או גלי מיוצר באמצעות דבק סיליקון נתרן. מחבר: Stux. מקור: Pixabay.

הוא משמש להדבקת זכוכית, חרסינה, קרמיקה, טקסטיל, עור וכו '. עבור מליטה פיברגלס, זכוכית אופטית ומכלי זכוכית אטומים בפני השפעה.

זה מאפשר הכנת מלטים עקשן לבניית טנקים, קומקומים, תנורים ותבניות ליציקת מתכת, כמו גם ייצור מרגמות או מלטים אטומים למים או חסינים בפני חומצה.

סיליקון נתרן יכול להגיב עם פלואוריד סיליקון כדי לייצר מלטים עמידים בפני חומצות עם נטייה נמוכה להתכווצות והתפשטות תרמית דומה לזו של פלדה.

הם משמשים גם לייצור מלטים לדיסקים שוחקים המשמשים לליטוש.

בנוזלי קידוח באר נפט

סיליקט נתרן שימש במשך שנים רבות כפריס כימי במהלך קידוח של סוגים מסוימים של תצורות בעלות חדירות גבוהה מאוד, כמו אלה המורכבות מחול.

חדירות גבוהה פירושה שהיא מאפשרת לנוזלים לעבור בקלות.

זה מתווסף יחד עם תרכובת שמפעילה את הסיליקט ליצירת פולימר. פולימר זה מספק חוזק, קשיחות ומפחית את החדירות בקרקעות גרגיריות.

מכיוון שהאדמה פחות חדירה, הנוזל אינו עובר דרכה בחופשיות ובדרך זו נמנע אובדן נוזלים בשלב הקידוח של הבאר.

קידוח באר נפט. Oil_Rig_NT8.jpg: * עבודה נגזרת: Mudgineer (שיחה) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative: Malyszkz. מקור: Wikimedia Commons.

ביישומים שונים

גם לסיליקט נתרן מגוון שימושים. חלקם מוזכרים להלן.

- במוצרי טיפוח יומיומיים, למשל, זה מרכיב של קרמים לגילוח.

-בטיפול במים.

-בהלבנת טקסטיל כמו צמר.

- בהלבנת עיסת נייר. לדוגמה, כדי להלבין עץ טחון משתמשים בתערובת המכילה מי חמצן וסיליקט נתרן בין מרכיבים אחרים. סיליקט נתרן משמש לייצור יוני מתכת, הנוטים להאיץ את פירוק החמצן.

לייצור בדים חסינים אש. כמעכב אש וכציפוי לציוד מגן.

-בפיגמנטים של סיליקה.

-לזהות גרעיני תירס שורצים חרקים. משתמשים בתערובת של נתרן סיליקט ומים בהם הגרגרים המושרשים צפים אל פני השטח במהירות.

-בתפקיד האלקטרוני של אבץ.

-לניקוי מתכות.

בתצורת מינרלים הוא משמש כחומר פיזור לבוצה ולביצה וכמזגן למשטח המינרלים.

כדי להטביע עץ.

סיכונים

נתרן סיליקט, כתוצאה מתכולתו האלקלית הגבוהה, מהווה גירוי חזק לעור, לעיניים ולריריות. אם נבלע זה יכול להיות רעיל ולעצבן ריריות באופן דומה לפתרונות סודה קאוסטית.

יש לאחסן אותו בנפרד מחומצות חזקות, מתכות והלוגנים כמו פלואור, איתם הוא מגיב באלימות.

הפניות

1. Ebnesajjad, S. (2015). מאפייני חומרי דבק. סיליקטים מסיסים (אשלגן וסיליקון נתרן). בספר דבקים והכנת פני השטח. התאושש מ- sciencedirect.com.
2. פינק, ג'יי.קיי (2012). תוספי אובדן נוזלים. מטיליליקט נתרן. במדריך של מהנדס נפט לכימיקלים ונוזלים בשדה נפט (מהדורה שנייה). התאושש מ- sciencedirect.com.
3. הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). נתרן סיליקט. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. התאושש מ- pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. קירק-עומר. (1984). אנציקלופדיה לטכנולוגיה כימית, מהדורה שלישית, ג'ון וויילי ובניו.
5. מיידה, ק 'ואח'. (2007). זאוליטים מן MOF כדי חומרים נקבוביים - The 40 ^th Anniversary של ועידת זאוליט הבינלאומי. במחקרים במדעי שטח וקטליזה. התאושש מ- sciencedirect.com.
6. Chopade, SP ו- Nagarajan, K. (2000). ניסוחים לחומר ניקוי: חילופי יונים. באנציקלופדיה של מדעי ההפרדה. התאושש מ- sciencedirect.com.
7. גרסיה-לודיירו, I. et al. (2015). תובנות מכריעות על עיצוב התמהיל של קלסרים מבוססי מלט מופעלים אלקלי. השפעת הסיליקט: דרגת פילמור סיליקט מסיס. בספר ידיים של מלטים, מרגמות ובטונות מופעלות אלקאליות. התאושש מ- sciencedirect.com.