Nātrija silikāts
Nātrija silikāts ir dažādu nātrija un silīcija skābekli saturošo savienojumu ar vispārīgo formulu Na2(SiO2)nO kopīgs nosaukums. Vienkāršākais no šiem savienojumiem ir nātrija metasilikāts Na2SiO3, kas uzskatāms par nātrija un metasilīcijskābes sāli. Pie nātrija silikātiem pieder arī nātrija ortosilikāts Na4SiO4. Nātrija metasilikāts un citi silikāti ir baltas kristāliskas vielas, kas labi šķīst ūdenī. Nātrija metasilikāts veido kristālhidrātu Na2SiO3·9H2O. Koncentrētu nātrija silikātu ūdens šķīdumu sauc par šķidro stiklu vai šķīstošo stiklu[1] (šķidrajam stiklam jeb silikātu līmei var būt arī kālija un, retāk, litija silikātu piejaukums).
| Nātrija silikāts | |
|---|---|
 Nātrija metasilikāta struktūrformula  Nātrija silikāta ķēžveida struktūras modelis  Nātrija silikāta paraugs | |
| Citi nosaukumi | nātrija metasilikāts, šķidrais stikls |
| CAS numurs | 6834-92-0 |
| Ķīmiskā formula | Na2SiO3 |
| Molmasa | 122,06 g/mol |
| Blīvums | 2610 kg/m3 |
| Kušanas temperatūra | 1088 °C |
| Viršanas temperatūra | — |
| Šķīdība ūdenī |
22,2 g/100 ml (25°C) 160,6 g/100 ml (80°C) |
Vēsture
labot šo sadaļuŠķidro stiklu ieguva vācu ķīmiķis un mineralogs Jans Nepomuks fon Fukss 1818. gadā, bet jau ap 1640. gadu holandiešu ķīmiķis Žans Baptists van Helmonts novēroja šķidras substances veidošanos, izkausētām smiltīm reaģējot ar sārma pārākumu.
Atrašanās dabā
labot šo sadaļuNātrija silikāti atrodami dabā minerālu ertiksīta Na2Si4O9 un natrosilīta Na2Si2O5 veidā.
Iegūšana
labot šo sadaļuNātrija metasilikātu iegūst, sakausējot silīcija dioksīdu ar nātrija hidroksīdu vai nātrija karbonātu:
- SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
- SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
Tas veidojas arī, sadaloties 1120 °C temperatūrā nātrija ortosilikātam:
- Na4SiO4 → Na2SiO3 + Na2O
Nātrija ortosilikātu iegūst, šķīdinot koncentrētā NaOH šķīdumā amorfo silīciju vai silīcija dioksīdu:
- Si + 4NaOH → Na4SiO4 + 2H2
- SiO2 + 4NaOH → Na4SiO4 + H2O
Nātrija ortosilikāts veidojas arī, reaģējot nātrija hidroksīdam ar silīcijskābi vai nātrija metasilikātu:
- SiO2·nH2O + 4NaOH → Na4SiO4 + (n+2)H2O
- Na2SiO3 + 2NaOH → Na4SiO4 + H2O
To var iegūt, reaģējot amorfam silīcija dioksīdam ar nātrija karbonātu:
- SiO2 + 2Na2CO3 → Na4SiO4 + 2CO2
Rūpnieciski šķidro stiklu iegūst, apstrādājot autoklāvā silīcija dioksīdu saturošus materiālus ar nātrija hidroksīda šķīdumu, vai sakausējot kvarca smiltis ar sodu.
Īpašības
labot šo sadaļu
Karsējot virs 100 °C, no nātrija metasilikāta kristālhidrāta izdalās ūdens, bet jau pie 47 °C šis kristālhidrāts izšķīst savā kristalizācijas ūdenī. Ūdens šķīdumiem ir sārmaina reakcija (līdz pH 13).
Karstā ūdenī nātrija silikāti hidrolizējas:
- Na2SiO3 + (n+1)H2O → 2NaOH + SiO2·nH2O
- Na4SiO4 + (n+2)H2O → 4NaOH + SiO2·nH2O
Reaģē ar skābēm, veidojoties attiecīgo skābju nātrija sāļiem:
Ar ogļskābo gāzi veido nātrija karbonātu:
- Na2SiO3 + CO2 → Na2CO3 + SiO2
- Na4SiO4 + 2CO2 → 2Na2CO3 + SiO2
Atdziestot nātrija silikātu kausējumiem, veidojas kristāliskas vielas, tomēr kopā ar kalcija silikātu šādi kausējumi veido amorfus, ūdenī nešķīstošus stiklus.[2]
Izmantošana
labot šo sadaļuNātrija metasilikāts ir šihtas komponents stikla rūpniecībā. To lieto arī pret uguni un skābēm izturīgu betona veidu ražošanā. Ar šķidro stiklu piesūcina audumus vai koksni, lai tie kļūtu ugunsizturīgi; to izmanto arī par līmi. Ja šķidrais stikls izžūst uz parastā stikla virsmas, tas neatgriezeniski kļūst matēts.
Pārtikas rūpniecībā nātrija silikātus lieto kā pretsalipes vielu E550.
Atsauces
labot šo sadaļu| Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: nātrija silikāti |