Ru.Wikipedia.Org - Метасиликат натрия

Меню
Главная
Случайная статья
Настройки

Метасиликат натрия
Материал из https://ru.wikipedia.org

Метасиликат натрия — неорганическое соединение, соль щелочного металла натрия и метакремниевой кислоты с формулой

{\ce {Na2SiO3}}

, бесцветные или белые кристаллы, растворяется в холодной воде, образует кристаллогидраты.

Водный раствор известен под названием «жидкое стекло».

Содержание

Нахождение в природе

Входит в состав редких минералов эртиксиита

{\ce {Na2Si4O9}}

и натросилита

{\ce {Na2Si2O5}}

^[1].

История открытия

Метасиликат натрия был впервые обнаружен фламандским ятрохимиком и врачом Яном Баптиста ван Гельмонтом (1579—1644) в виде жидкого вещества, полученного при плавлении песка с избытком щёлочи. В 1646 году Иоганн Рудольф Глаубер (1604—1670) используя поташ и кремнезём получил вещество, которое он назвал «liquor silicum». И, наконец, в 1818 году немецкий химик и минеролог Иоганн Непомук фон Фукс (1774—1856) воздействуя на кремнёвую кислоту щёлочью получил вещество которое впоследствии стали называть «жидкое стекло»^[2].

Получение

Сплавлением диоксида кремния с едким натром или карбонатом натрия:

{\ce {SiO2\ +2NaOH->[900-1000~^{\circ }{\text{C}}]Na2SiO3\ +H2O}}

или:

{\ce {SiO2\ +Na2CO3->[1150~^{\circ }{\text{C}}]Na2SiO3\ +CO2}}

Разложением ортосиликата натрия:

{\ce {Na4SiO4->[1120~^{\circ }{\text{C}}]Na2SiO3\ +Na2O}}

Безводную соль получают нагреванием кристаллогидрата:

{\ce {Na2SiO3.9H2O->[100-300~^{\circ }{\text{C}}]Na2SiO3\ +9H2O}}

Физические свойства

Метасиликат натрия образует бесцветные или белые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа C cm2, параметры ячейки a = 0,6078 нм, b = 1,053 нм, c = 0,4825 нм, Z = 4.

Хорошо растворим в холодной воде, концентрированные растворы образуют коллоидный раствор «жидкое стекло» гидрозоля переменного состава

{\ce {SiO2.nH2O}}

.

Из водных растворов выделяется кристаллогидрат

{\ce {Na2SiO3.9H2O}}

, который плавится при 47 °С в собственной кристаллизационной воде и начинает разлагаться при температуре выше 100 °С.

В безводном твёрдом веществе метасиликатные анионы фактически является полимером, состоящим из тетраэдров

{\ce {SiO4}}

с общими вершинами, а не отдельных ионов

{\ce {SiO3^{2-}}}

^[3].

Также известны ряд кристаллогидратов с общей формулой

{\ce {Na2SiO3.n H2O}}

, n = 5, 6, 8, 9 содержащие обособленный гидратированный, приблизительно тетраэдрический анион

{\ce {SiO2(OH)2^{2-}}}

. Коммерчески доступны пентагидрат силиката натрия

{\ce {Na2SiO.5 H2O}}

или

{\ce {Na2SiO2(OH)2.4 H2O}}

и нонагидрат

{\ce {Na2SiO3.9 H2O}}

или

{\ce {Na2SiO2(OH)2.8 H2O}}

^[4]. Пентагидрат и нонагидрат имеют свои собственные номера CAS: 10213-79-3 и 13517-24-3 соответственно. Нонагидрат плавится при температуре 48 °C, а пентагидрат — при 72 °C^[5].

Химические свойства

Водные растворы имеют щелочную реакцию из-за гидролиза по аниону.

Разлагается в горячей воде с гидролизом:

{\ce {Na2SiO3\ +(n\ +\ 1)\ H2O->[T]2NaOH\ +(SiO2.nH2O)v}}

Разлагается кислотами:

{\ce {Na2SiO3 + 2 HCl -> 2NaCl + SiO2 v + H2O}}

и щелочами:

{\ce {Na2SiO3 + 2 NaOH -> Na4SiO4 + H2O}}

Реагирует с углекислым газом:

{\ce {Na2SiO3 + CO2 -> Na2CO3 + SiO2 v}}

Применение

Компонент шихты в производстве неорганического стекла.
Компонент жаростойких красок.
Добавка в моющие средства и мыло.
Для пропитки горючих материалов для придания им негорючести.
В производстве жаростойких кислотоупорных бетонов.
Наполнитель в облегчённых цементных растворах для цементирования нефтегазовых скважин.
Водный раствор применяется как клей под названием «жидкое стекло»^[6].
В качестве пищевой добавки (E550), для предотвращающего слипания^[7].
Для сохранения яиц. Когда свежие яйца погружаются в раствор силиката натрия, бактерии, способные разрушить яйцо, удаляются, сохраняя яйцо до девяти месяцев. Перед приготовлением в кипящей воде скорлупы яиц, законсервированных таким образом, необходимо проткнуть скорлупу, чтобы дать выход пару, поскольку скорлупа перестаёт быть пористой^[8].

Примечания

Mineraliensuche (Mineralienatlas) (неопр.). Дата обращения: 17 ноября 2021. Архивировано 4 октября 2020 года.
Метасиликат натрия (рус.). https://nobel-group/by (8 октября 2017). Дата обращения: 30 июня 2021. Архивировано 9 июля 2021 года.
Гринвуд, Норман Н., Эрншоу, А. Химия элементов в 2-х т. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015.
Wells A. F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
Record of Dinatriummetasilikat in the GESTIS Substance Database of the IFA, accessed on 2019-12-28
Summers V. Uses of Sodium Metasilicate Архивная копия от 17 января 2021 на Wayback Machine // sciencing.com (англ.)
Systme international de numrotation des additifs alimentaires Архивная копия от 2 декабря 2020 на Wayback Machine, FAO/Codex Alimentarius, vol. 1A, 1995, p. 82, 96, 99.
How to Store Fresh Eggs Архивная копия от 11 декабря 2021 на Wayback Machine — Mother Earth News, 1977

Литература