- Structure
- Nomenclature
- Propriétés
- État physique
- Poids moléculaire
- Point de fusion
- Densité
- Solubilité
- pH
- Propriétés chimiques
- Autres propriétés
- Obtention
- Applications
- Dans les savons et détergents
- Dans les catalyseurs et les gels de silice
- Comme adhésif ou colle
- Dans les fluides de forage de puits de pétrole
- Dans diverses applications
- Des risques
- Références
Le silicate de sodium est un composé inorganique constitué de deux ions sodium Na + et d'un anion silicate SiO 3 2 -. Il est également ladite molécule est constituée d'une silice SiO 2 et d' oxyde de sodium Na 2 O. Sa formule chimique peuvent être exprimées sous forme de Na 2 SiO 3 ou Na également 2 O . SiO 2.
Cependant, la composition du silicate de sodium peut varier en fonction du rapport SiO 2 / Na 2 O en poids ou en moles. Il est également appelé silicate soluble ou verre à eau. Il peut être obtenu sous forme de poudre, de gros morceaux cristallins ou sous forme de solutions.
Silicate de sodium solide Na 2 SiO 3. Ondřej Mangl. Source: Wikimedia Commons.
Le silicate de sodium est largement utilisé dans les détergents et les savons car il adoucit l'eau, rendant le nettoyage plus efficace. Il fait également partie de produits tels que la crème à raser.
C'est la matière première pour la préparation des catalyseurs de silice SiO 2. Ses solutions sont utilisées comme colle dans de nombreuses applications, allant du papier et carton adhésif, au verre, à la porcelaine, aux moules réfractaires, au ciment et aux disques abrasifs.
Parce qu'il s'agit d'un matériau totalement incombustible, il est utilisé pour fabriquer des tissus ignifuges, car il est ignifuge et comme revêtement pour les équipements de protection.
Structure
Structure simplifiée des polymères dans des solutions de silicate de sodium. Benjah-bmm27. Source: Wikimedia Commons.
La formule générale des silicates de sodium est xSiO 2 / Na 2 O où x est le rapport molaire ou pondéral.
Le rapport molaire signifie le nombre de moles de SiO 2 divisé par le nombre de moles de Na 2 O. Le rapport en poids signifie le poids de SiO 2 divisé par le poids de Na 2 O.
L'ajout de plus d'alcali (Na 2 O) modifie le rapport molaire ou pondéral.
Une solution de silicate de sodium à faible rapport molaire, par exemple 1/1 (1 mole de SiO 2 et 1 mole de Na 2 O) contient principalement des monomères SiO 4 4 - et des dimères S 2 O 5 2 - en plus des ions Na +.
Une solution avec un rapport molaire élevé tel que 3,3 / 1 (3,3 moles de SiO 2 pour chaque mole de Na 2 O) a une forte proportion d'espèces polymériques ou de polymères de silicium et d'oxygène.
Nomenclature
-Silicate de sodium
-Méta-silicate de sodium
-Verre soluble
-Verre d'eau (du verre d'eau anglais)
-Silicate soluble
Propriétés
État physique
-Solide en gros morceaux semblables à des cristaux bleu-vert
-Poudre solide incolore à blanche
-Solutions aqueuses incolores.
Poids moléculaire
D'après la formule Na 2 SiO 3: 122,063 g / mol.
Point de fusion
Na 2 SiO 3: 1089 ° C
Densité
Cela dépend du rapport SiO 2 / Na 2 O.
Solubilité
Lorsqu'il se présente sous la forme de gros morceaux de verre verdâtre, il est soluble dans l'eau s'il est chauffé et sous haute pression. La poudre est légèrement plus soluble, mais dans les deux cas sa solubilité dépend de la quantité de sodium ou de Na 2 O qu'elle contient.
Plus la teneur en sodium (sous forme de Na 2 O) est élevée, plus il se dissout rapidement.
pH
Ses solutions aqueuses sont fortement alcalines.
Propriétés chimiques
Il est commercialisé dans des rapports pondéraux SiO 2 / Na 2 O allant de 1,5 à 3,3. Lorsque le rapport SiO 2 augmente, la solubilité dans l'eau et l'alcalinité diminuent.
La dissolution du silicate solide dans l'eau peut former des mélanges gélatineux ou très visqueux.
La poudre de silicate de sodium peut être déliquescente, c'est-à-dire que si elle contient une grande quantité de Na 2 O, elle a tendance à absorber facilement l'eau de l'environnement.
Si le pH de leurs solutions est abaissé en ajoutant de l'acide, un gel se forme.
Autres propriétés
Ce n'est pas inflammable.
Obtention
Pour obtenir des silicates de sodium, du sable de silice SiO 2 est fondu avec du carbonate de sodium anhydre Na 2 CO 3 dans un four ouvert. Le rapport molaire du sable au carbonate de sodium peut varier commercialement de 0,5 à 3,75.
Dépôts de sable de silice dans une région de l'Inde. ರವಿಮುಂ. Source: Wikimedia Commons.
Applications
Dans les savons et détergents
Les silicates de sodium sont parmi les premiers composés à être utilisés dans les formulations détergentes.
Les détergents contiennent généralement du silicate de sodium dans leur composition. Auteur: Karunasanghvi. Source: Pixabay.
Le silicate de sodium séquestre les ions calcium Ca 2+ et magnésium Mg 2+, éliminant ce qu'on appelle la dureté de l'eau, c'est-à-dire l'adoucissant. En faisant cela, des précipités insolubles se forment, donc il est utilisé en petites quantités.
L'action du silicate de sodium permet au détergent de fonctionner sans que les ions mentionnés n'affectent le processus de nettoyage.
Dans les catalyseurs et les gels de silice
Les gels de silice sont généralement préparés en acidifiant une solution de silicate de sodium à un pH inférieur à 10 ou 11. Le temps nécessaire pour gélifier varie.
Gel de silice. Le silicate de sodium est nécessaire pour le préparer. Déshydratants. Source: Wikimedia Commons.
La silice peut être préparée en mélangeant du silicate de sodium avec un acide minéral fort. Le silicate de sodium est utilisé dans la fabrication de bases pour catalyseurs, car il est la source de silice SiO 2.
Comme adhésif ou colle
Des solutions aqueuses concentrées de silicate de sodium sont utilisées comme adhésifs et mastics. Ils peuvent résister à des températures allant jusqu'à 1100 ° C.
Les principales applications des colles au silicate de sodium sont le papier adhésif, le carton ondulé ou ondulé, les boîtes et les cartons. Également pour coller ou agglomérer du bois ou pour coller du métal sur différents types de matériaux.
Le carton ondulé ou ondulé est fabriqué avec de la colle de silicate de sodium. Auteur: Stux. Source: Pixabay.
Il est utilisé pour coller le verre, la porcelaine, la céramique, les textiles, le cuir, etc. Pour coller de la fibre de verre, du verre optique et des récipients en verre résistant aux chocs.
Il permet la préparation de ciments réfractaires pour la construction de réservoirs, bouilloires, fours et moules pour la coulée de métaux, ainsi que pour la fabrication de mortiers ou ciments imperméables ou résistants aux acides.
Les silicates de sodium peuvent réagir avec les fluorures de silicium pour produire des ciments résistants aux acides avec une faible tendance au rétrécissement et une dilatation thermique similaire à celle de l'acier.
Ils sont également utilisés pour fabriquer des ciments pour les disques abrasifs utilisés pour le polissage.
Dans les fluides de forage de puits de pétrole
Le silicate de sodium est utilisé depuis de nombreuses années comme coulis chimique lors du forage de certains types de formations à très haute perméabilité, comme celles constituées de sable.
Une perméabilité élevée signifie qu'il laisse passer facilement les liquides.
Il est ajouté avec un composé qui active le silicate pour former un polymère. Ce polymère fournit résistance, rigidité et réduit la perméabilité dans les sols granulaires.
Le sol étant moins perméable, le liquide ne le traverse pas librement et de cette manière la perte de fluide est évitée pendant la phase de forage du puits.
Forage de puits de pétrole. Oil_Rig_NT8.jpg: * travail dérivé: Mudgineer (discussion) Oil_Rig_NT.PNG: travail dérivé de Tosak: Malyszkz. Source: Wikimedia Commons.
Dans diverses applications
Le silicate de sodium a également une variété d'utilisations. Certains sont mentionnés ci-dessous.
-Dans les produits de soins quotidiens, par exemple, il fait partie des crèmes à raser.
-Dans le traitement de l'eau.
-Dans le blanchiment de textiles comme la laine.
-Dans le blanchiment de la pâte à papier. Par exemple, pour blanchir le bois broyé, un mélange contenant du peroxyde d'hydrogène et du silicate de sodium entre autres ingrédients est utilisé. Le silicate de sodium est utilisé pour séquestrer les ions métalliques, qui ont tendance à accélérer la décomposition du peroxyde.
-Pour la fabrication de tissus ignifuges. Comme ignifuge et comme revêtement pour les équipements de protection.
-Dans des pigments de silice.
-Détecter les grains de maïs infestés par les insectes. Un mélange de silicate de sodium et d'eau est utilisé dans lequel les grains infestés flottent rapidement à la surface.
-Dans l'électrodéposition de zinc.
-Pour nettoyer les métaux.
-Dans la flottation des minéraux, il est utilisé comme dispersant pour les boues et le limon et comme conditionneur pour la surface minérale.
-Pour imprégner le bois.
Des risques
Le silicate de sodium, en raison de sa forte teneur en alcali, est un irritant puissant pour la peau, les yeux et les muqueuses. En cas d'ingestion, il peut être toxique et irriter les muqueuses de la même manière que les solutions de soude caustique.
Il doit être stocké séparément des acides forts, des métaux et des halogènes tels que le fluor, avec lesquels il réagit violemment.
Références
- Ebnesajjad, S. (2015). Caractéristiques des matériaux adhésifs. Silicates solubles (silicate de potassium et de sodium). In Handbook of Adhesives and Surface Preparation. Récupéré de sciencedirect.com.
- Fink, JK (2012). Additifs de perte de fluide. Métasilicate de sodium. In Petroleum Engineer's Guide to Oil Field Chemicals and Fluids (deuxième édition). Récupéré de sciencedirect.com.
- Bibliothèque nationale de médecine des États-Unis. (2019). Silicate de sodium. Centre national d'information sur la biotechnologie. Récupéré de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3e éd., John Wiley and Sons.
- Maeda, K. et coll. (2007). Les zéolites du MOF aux matériaux poreux - Le 40 e anniversaire de la Conférence internationale sur les zéolites. Dans les études en science de surface et catalyse. Récupéré de sciencedirect.com.
- Chopade, SP et Nagarajan, K. (2000). Formulations détergentes: échange d'ions. Dans Encyclopedia of Separation Science. Récupéré de sciencedirect.com.
- Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Informations cruciales sur la conception de mélanges de liants à base de ciment activés par des alcalis. Effet des silicates: degré de polymérisation du silicate soluble. In Handbook of Alkali-Activated Cements, Mortiers and Concretes. Récupéré de sciencedirect.com.