Interested Article - Метасиликат натрия

Метасилика́т на́трия — 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».

Нахождение в природе

Входит в состав редких минералов ${\ce {Na2Si4O9}}$ и ${\ce {Na2Si2O5}}$ .

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» .

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

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

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 » .
В качестве пищевой добавки (E550), для предотвращающего слипания .
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 .

Примечания

. Дата обращения: 17 ноября 2021. 4 октября 2020 года.
(рус.) . (8 октября 2017). Дата обращения: 30 июня 2021. 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
in the GESTIS Substance Database of the , accessed on 2019-12-28
Summers V. от 17 января 2021 на Wayback Machine // sciencing.com (англ.)
от 2 декабря 2020 на Wayback Machine , FAO/ Codex Alimentarius , vol. 1A, 1995, p. 82, 96, 99.
от 11 декабря 2021 на Wayback Machine — Mother Earth News , 1977

Литература

Химическая энциклопедия / Редколл.: И. Л. Кнунянц и др.. — М. : Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — 639 с. — ISBN 5-82270-039-8 .
Справочник химика / Редколл.: Б. П. Никольский и др.. — 3-е изд., испр. — Л. : Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
Лидин Р.А. и др. Химические свойства неорганических веществ: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., испр. — М. : Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0 .