Силікат натрію

Силікатами (з латинської мови слово «silex» перекладається як «камінь») називаються солі метакремнієвої кислоти H2SiO3. Наприклад, силікат натрію, хімічна формула якого записується так: Na2SiO3. Інша назва солі - натрій метасиликат. Молярна маса речовини дорівнює 122,06 г / моль. Зовнішній вигляд - білі непрозорі кристали, що мають зеленуватий відтінок. Щільність дорівнює 2,4 г / см3. Ступінь чистоти характеризується показником заломлення, який дорівнює 1,52. Температура плавлення - плюс 1088 ° C. Речовина розчинно у воді і нерастворимо в спирті. Розбавлений водний розчин має унікальні властивості: занурені в нього свіжі яйця можуть до дев'яти місяців зберігатися при кімнатній температурі. Силікат натрію стабільний у нейтральному і лужному середовищі, а в кислому аніон SiO3- реагує з катіонами H + з утворенням кремнієвої кислоти.

Двоокис кремнію (Називається ще кремнієвим ангідридом або кремнеземом) є найбільш стійким з'єднанням, яке зустрічається в природі у вигляді кварцу. На його частку припадає 12% маси всієї земної кори. Кварц, забруднений домішками, являє собою звичайний пісок, який утворюється через руйнування гірських порід. Під дією лугу на двоокис кремнію протікає хімічна реакція: NaOH + SiO2 - Na2SiO3 + H2O. В результаті утворюється сіль кремнієвої кислоти - силікат натрію. Гідроліз солі (Розкладання її водою) йде за схемою: 2Na2SiO3 + H2O - Na2SiO5 + 2NaOH, і утворюється двуметасілікат натрію. Зі зниженням концентрації розчину, гідроліз протікає інтенсивніше. В 1 н. розчині гідролізується 14% солі, в 0,1 н. - 28%, в 0,001% - 32%. Гідроліз двуметасіліката натрію протікає вже слабкіше.

Силікат натрію утворюється в результаті взаємодії кремнію з лугом: Si + H2O + 2NaOH - Na2SiO3 + 2H2. Подібна реакція може протікати зі слабкими лугами, а також дуже легко йде з водою в присутності навіть незначної кількості аніонів OH-: досить слідів лугів, витягнутих з скла. Оскільки утворений метасиликат натрію є сіллю слабкої метакремневой кислоти, то в розбавленому розчині вона майже повністю гідролізується, концентрація іонів OH- в ході реакції не зменшується, тому все зводиться до розкладання кремнієм води. Присутні сліди лугу є каталізатором. З 0,63 кг кремнію таким способом виходить 1 м3 водню, тоді як заліза треба було б майже в 4 рази більше.

У промисловості різні марки силікату натрію характеризуються співвідношенням кількості SiO2 і Na2O. Воно може змінюватися від 2: 1 до 3,75: 1. Сорти з співвідношенням 2,85: 1 і нижче вважаються лужними. Ті, у яких більш високе співвідношення характеризуються, як «нейтральні». Силікат натрію у вигляді водних концентрованих розчинів являють собою рідке або розчинне скло. Але поряд з Na2SiO3 в рідкому склі присутні й інші силікати натрію, тому його звичайний склад виражається формулою, яка є наближеною, Na2O • nSiO2, де n = 2divide-4. Поступове відщеплення SiO2 (зазвичай при тривалому зберіганні) призводить до помутніння рідкого скла або до перетворення іноді в студнеобразную масу. Тому в лабораторії його тримають в судинах, закритих гумовими пробками, так як коркові або скляні до шийки просто приклеюються.

Силікат натрію застосовується у виробництві пральних порошків. Щорічне виробництво рідкого скла складає сотні тисяч тонн. Його використовують для зміцнення грунтів при проведенні будівельних робіт (наприклад, захист бетонної стяжки підлоги проти стирання), а також, як і інші реагенти, наприклад, триполіфосфат натрію, застосовується в багатьох галузях (обидві солі, наприклад, використовуються для пом'якшення води). Просочування Na2SiO3 автомобільних бетонних доріг значною мірою скорочує їх стирання.

Обробка дерева або інших матеріалів захищає від загоряння (наприклад, споруди або театральні декорації). Часто служить в якості основи для вогнетривких замазок або канцелярського клею. Прості за складом замазки придатні для склеювання фарфору і скла. Їх можна отримати, змішуючи (до консистенції тіста) крейду з рідким склом. Суміш швидко твердне і перетворюється на білу і дуже міцну масу.

З цементу, замішаного на рідкому склі, роблять швидко твердне замазку, яку використовують для склеювання каменів. Суміш силікату натрію з тирсою використовують для заповнення простору між подвійними стінками у деяких сейфів. Це робить їх більш вогнестійкими, а також служить додатковим захистом від розтину за допомогою ацетиленового пальника через сильне задимлення та спрацювання сигналізації.