SILICATO DI SODIO (NA2SIO3): STRUTTURA, PROPRIETÀ, USI, RISCHI - CHIMICA - 2025

Il silicato di sodio è un composto inorganico costituito da due ioni sodio Na ⁺ e un anione silicato SiO ₃ ^{2 -} . Si dice anche molecola costituita da una silice SiO ₂ e ossido di sodio Na ₂ O. La sua formula chimica può essere espresso come Na ₂ SiO ₃ o Na anche ₂ O . SiO ₂ .

Tuttavia, la composizione del silicato di sodio può variare a seconda del rapporto SiO ₂ / Na ₂ O in peso o in moli. È anche chiamato silicato solubile o bicchiere d'acqua. Può essere ottenuto sotto forma di polvere, grandi pezzi simili a cristalli o sotto forma di soluzioni.

Silicato di sodio solido Na ₂ SiO ₃ . Ondřej Mangl. Fonte: Wikimedia Commons.

Il silicato di sodio è ampiamente utilizzato in detergenti e saponi poiché ammorbidisce l'acqua, rendendo la pulizia più efficace. Fa anche parte di prodotti come la crema da barba.

È la materia prima per preparare i catalizzatori di silice SiO ₂ . Le sue soluzioni sono utilizzate come collante in molte applicazioni, che vanno dalla carta adesiva e cartone, al vetro, porcellana, stampi refrattari, cemento e dischi abrasivi.

Poiché è un materiale completamente non combustibile, viene utilizzato per realizzare tessuti ignifughi, in quanto ignifugo, e come rivestimento per dispositivi di protezione.

Struttura

Struttura semplificata dei polimeri in soluzioni di silicato di sodio. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

La formula generale per i silicati di sodio è xSiO ₂ / Na ₂ O dove x è il rapporto molare o ponderale.

Per rapporto molare si intende il numero di moli di SiO ₂ diviso per il numero di moli di Na ₂ O. Il rapporto ponderale significa il peso di SiO ₂ diviso per il peso di Na ₂ O.

L'aggiunta di più alcali (Na ₂ O) cambia il rapporto molare o in peso.

Una soluzione di silicato di sodio con un rapporto molare basso, ad esempio 1/1 (1 mole di SiO ₂ e 1 mole di Na ₂ O) contiene principalmente SiO ₄ ^{4 -} monomeri e S ₂ O ₅ ^{2 -} dimeri oltre agli ioni Na ⁺ .

Una soluzione con un elevato rapporto molare ad esempio 3,3 / 1 (3.3 moli di SiO ₂ per ogni mole di Na ₂ O) ha un'alta percentuale di specie polimeriche o polimeri di silicio e ossigeno.

Nomenclatura

-Silicato di sodio

-Metisilicato di sodio

-Vetro solubile

-Bicchiere d'acqua (dal bicchiere d'acqua inglese)

-Silicato solubile

Proprietà

Stato fisico

-Molido in grandi pezzi simili a cristalli blu-verdi

- Solido in polvere da incolore a bianco

-Soluzioni acquose incolori.

Peso molecolare

Dalla formula Na ₂ SiO ₃ : 122,063 g / mol.

Punto di fusione

Na ₂ SiO ₃ : 1089 ° C

Densità

Dipende dal rapporto SiO ₂ / Na ₂ O.

solubilità

Quando è sotto forma di grossi pezzi di vetro verdastro è solubile in acqua se riscaldato e ad alta pressione. La polvere è leggermente più solubile, ma in entrambi i casi la sua solubilità dipende dalla quantità di sodio o Na ₂ O che contiene.

Maggiore è il contenuto di sodio (sotto forma di Na ₂ O) più velocemente si dissolve.

pH

Le sue soluzioni acquose sono fortemente alcaline.

Proprietà chimiche

Viene preparato commercialmente in rapporti SiO ₂ / Na ₂ O in peso compresi tra 1,5 e 3,3. All'aumentare del rapporto di SiO ₂ , la solubilità in acqua e l'alcalinità diminuiscono.

La dissoluzione del silicato solido in acqua può formare miscele gelatinose o altamente viscose.

La polvere di silicato di sodio può essere deliquescente, cioè se ha un'elevata quantità di Na ₂ O, tende ad assorbire facilmente l'acqua dall'ambiente.

Se il pH delle loro soluzioni viene abbassato aggiungendo acido, si forma un gel.

Altre proprietà

Non è infiammabile.

Ottenere

Per ottenere silicati di sodio, la sabbia silicea SiO ₂ viene fusa con carbonato di sodio anidro Na ₂ CO ₃ in un forno aperto. Il rapporto molare tra sabbia e carbonato di sodio può variare commercialmente da 0,5 a 3,75.

Depositi di sabbia silicea in un'area dell'India. ರವಿಮುಂ. Fonte: Wikimedia Commons.

applicazioni

In saponi e detersivi

I silicati di sodio sono tra i primi composti ad essere utilizzati nelle formulazioni detergenti.

I detersivi contengono generalmente silicato di sodio nella loro composizione. Autore: Karunasanghvi. Fonte: Pixabay.

Il silicato di sodio sequestra gli ioni di calcio Ca ²⁺ e magnesio Mg ²⁺ , eliminando dall'acqua quella che viene chiamata durezza, cioè ammorbidendola. In questo modo, si formano precipitati insolubili, quindi viene utilizzato in piccole quantità.

L'azione del silicato di sodio consente al detersivo di funzionare senza che gli ioni citati influenzino il processo di pulizia.

In catalizzatori e gel di silice

I gel di silice vengono comunemente preparati acidificando una soluzione di silicato di sodio a un pH inferiore a 10 o 11. Il tempo richiesto per gelificare varia.

Gel di silice. Il silicato di sodio è necessario per prepararlo. Essiccanti. Fonte: Wikimedia Commons.

La silice può essere preparata mescolando silicato di sodio con un acido minerale forte. Il silicato di sodio viene utilizzato nella produzione di basi per catalizzatori, poiché è la fonte di silice SiO ₂ .

Come adesivo o colla

Come adesivi e sigillanti vengono utilizzate soluzioni acquose concentrate di silicato di sodio. Possono resistere a temperature fino a 1100 ° C.

Le principali applicazioni delle colle di silicato di sodio sono in carta adesiva, cartone ondulato o ondulato, scatole e cartoni. Anche per incollare o agglomerare legno o per far aderire il metallo a vari tipi di materiali.

Il cartone ondulato o ondulato è prodotto utilizzando colla di silicato di sodio. Autore: Stux. Fonte: Pixabay.

Viene utilizzato per incollare vetro, porcellana, ceramica, tessuti, pelle, ecc. Per l'incollaggio di contenitori in fibra di vetro, vetro ottico e vetro antiurto.

Consente la preparazione di cementi refrattari per la realizzazione di vasche, bollitori, forni e stampi per la colata di metalli, nonché di malte o cementi impermeabili o resistenti agli acidi.

I silicati di sodio possono reagire con i fluoruri di silicio per produrre cementi resistenti agli acidi con una bassa tendenza al restringimento e una dilatazione termica simile a quella dell'acciaio.

Sono anche utilizzati per realizzare cementi per dischi abrasivi utilizzati per la lucidatura.

Nei fluidi di perforazione di pozzi petroliferi

Il silicato di sodio viene utilizzato da molti anni come boiacca chimica durante la perforazione di alcuni tipi di formazioni ad altissima permeabilità, come quelle costituite da sabbia.

L'elevata permeabilità significa che lascia passare facilmente i liquidi.

Viene aggiunto insieme a un composto che attiva il silicato per formare un polimero. Questo polimero fornisce forza, rigidità e riduce la permeabilità nei terreni granulari.

Essendo il terreno meno permeabile, il liquido non lo attraversa liberamente ed in questo modo si evita la perdita di fluido durante la fase di perforazione del pozzo.

Perforazione del pozzo petrolifero. Oil_Rig_NT8.jpg: * lavoro derivato: Mudgineer (talk) Oil_Rig_NT.PNG: Tosakaderivative work: Malyszkz. Fonte: Wikimedia Commons.

In varie applicazioni

Il silicato di sodio ha anche una varietà di usi. Alcuni sono menzionati di seguito.

-Nei prodotti per la cura quotidiana, ad esempio, è un componente delle creme da barba.

-Nel trattamento dell'acqua.

-Nello sbiancamento di tessuti come la lana.

-Nello sbiancamento della pasta di carta. Ad esempio, per sbiancare il legno macinato viene utilizzata una miscela contenente perossido di idrogeno e silicato di sodio tra gli altri ingredienti. Il silicato di sodio viene utilizzato per sequestrare gli ioni metallici, che tendono ad accelerare la decomposizione del perossido.

-Per la produzione di tessuti ignifughi. Come ritardante di fiamma e come rivestimento per dispositivi di protezione.

-In pigmenti di silice.

-Per rilevare chicchi di mais infestati da insetti. Viene utilizzata una miscela di silicato di sodio e acqua in cui i chicchi infestati galleggiano rapidamente in superficie.

-Nell'elettrodeposizione dello zinco.

-Per pulire i metalli.

-Nella flottazione dei minerali viene utilizzato come disperdente per fanghi e limo e come ammorbidente per la superficie minerale.

-Per impregnare il legno.

rischi

Il silicato di sodio, a causa del suo alto contenuto di alcali, è un forte irritante per la pelle, gli occhi e le mucose. Se ingerito può essere tossico e irritare le mucose in modo simile alle soluzioni di soda caustica.

Deve essere conservato separatamente da acidi forti, metalli e alogeni come il fluoro, con i quali reagisce violentemente.

Riferimenti

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