Silicato de sódio (Na2SiO3): estrutura, propriedades, usos, riscos - Ciência - 2023

Contente

o silicato de sódio é um composto inorgânico formado por dois íons sódio Na⁺ e um ânion silicato SiO₃²^–. Também é dito ser feito de uma molécula de sílica SiO₂ e um óxido de sódio Na₂O. Sua fórmula química pode ser expressa como Na₂sim₃ ou também Na₂OU.sim₂.

No entanto, a composição do silicato de sódio pode variar dependendo da proporção de SiO₂/ N / D₂Em peso ou em moles. É também chamado de silicato solúvel ou vidro de água. Pode ser obtido na forma de pó, grandes pedaços cristalinos ou na forma de soluções.

O silicato de sódio é amplamente utilizado em detergentes e sabões, pois suaviza a água, tornando a limpeza mais eficaz. Também faz parte de produtos como o creme de barbear.

É a matéria-prima para preparar catalisadores de sílica SiO₂. Suas soluções são utilizadas como cola em diversas aplicações, que vão desde papel adesivo e papelão, vidro, porcelana, moldes refratários, cimento e discos abrasivos.

Por se tratar de um material totalmente incombustível, é utilizado na fabricação de tecidos à prova de fogo, por ser retardante de fogo, e como revestimento para equipamentos de proteção.

Estrutura

A fórmula geral para silicatos de sódio é xSiO₂/ N / D₂Ou onde x é a proporção molar ou de peso.

Razão molar significa número de moles de SiO₂ dividido pelo número de moles de Na₂O. Razão de peso significa peso de SiO₂ dividido pelo peso de Na₂OU.

Adicionando mais álcali (Na₂O) a proporção molar ou de peso é alterada.

Uma solução de silicato de sódio com uma razão molar baixa, por exemplo 1/1 (1 mol SiO₂ e 1 mole de Na₂O) contém principalmente monômeros de SiO₄⁴^– e dímeros S₂OU₅²^– além de íons Na⁺.

Uma solução com uma razão molar elevada, como 3,3 / 1 (3,3 moles de SiO₂ para cada mol de Na₂O) tem uma alta proporção de espécies poliméricas ou polímeros de silício e oxigênio.

Nomenclatura

-Silicato de sódio

- Metassilicato de sódio

-Vidro solúvel

- Copo de água (do inglês copo de água)

-Silicato solúvel

Propriedades

Estado físico

-Sólido em grandes pedaços semelhantes a cristais verde-azulados

-Pó sólido incolor a branco

-Soluções aquosas incolores.

Peso molecular

Da fórmula Na₂sim₃: 122,063 g / mol.

Ponto de fusão

N / D₂sim₃: 1089 ° C

Densidade

Depende da proporção de SiO₂/ N / D₂OU.

Solubilidade

Quando está na forma de grandes pedaços de cristal esverdeado, é solúvel em água se aquecido e sob alta pressão. O pó é ligeiramente mais solúvel, mas em ambos os casos sua solubilidade depende da quantidade de sódio ou Na₂Ou quem é o dono.

Quanto maior o teor de sódio (na forma de Na₂O) dissolve mais rápido.

pH

Suas soluções aquosas são fortemente alcalinas.

Propriedades quimicas

Preparado comercialmente em relacionamentos de SiO₂/ N / D₂Ou por peso variando de 1,5 a 3,3. À medida que o SiO aumenta₂ na relação, a solubilidade em água e a alcalinidade diminuem.

A dissolução do silicato sólido em água pode formar misturas gelatinosas ou altamente viscosas.

O pó de silicato de sódio pode ser deliquescente, ou seja, se possuir alto teor de Na₂Ou tende a absorver facilmente a água do meio ambiente.

Se o pH de suas soluções for reduzido pela adição de ácido, um gel se forma.

Outras propriedades

Não é inflamável.

Obtendo

Areia de sílica SiO é derretida para obter silicatos de sódio₂ com carbonato de sódio Na₂CO₃ anidro em forno aberto. A razão molar de areia para carbonato de sódio pode variar comercialmente de 0,5 a 3,75.

Formulários

Em sabonetes e detergentes

Os silicatos de sódio estão entre os primeiros compostos a serem usados em formulações de detergentes.

Silicato de sódio sequestra íons cálcio Ca²⁺ e magnésio Mg²⁺, eliminando o que se chama de dureza da água, ou seja, amolecendo-a. Ao fazer isso, precipitados insolúveis são formados, por isso é usado em pequenas quantidades.

A ação do silicato de sódio permite que o detergente funcione sem que os íons mencionados afetem o processo de limpeza.

Em catalisadores e géis de sílica

Os géis de sílica são comumente preparados acidificando uma solução de silicato de sódio a um pH inferior a 10 ou 11. O tempo necessário para gelificar varia.

A sílica pode ser preparada misturando silicato de sódio com um ácido mineral forte. O silicato de sódio é utilizado na fabricação de bases para catalisadores, por ser fonte de sílica SiO₂.

Como adesivo ou cola

Soluções aquosas concentradas de silicato de sódio são usadas como adesivos e selantes. Eles podem suportar temperaturas de até 1100 ° C.

As principais aplicações das colas de silicato de sódio são em papel adesivo, papelão ondulado ou ondulado, caixas e cartões. Também para colar ou aglomerar madeira ou para colar metal a vários tipos de materiais.

É usado para colar vidro, porcelana, cerâmica, tecidos, couro, etc. Para colar fibra de vidro, vidro ótico e recipientes de vidro à prova de impacto.

Permite a preparação de cimentos refratários para a construção de tanques, caldeiras, fornos e moldes para fundição de metais, bem como para a confecção de argamassas ou cimentos impermeáveis ou ácidos.

Os silicatos de sódio podem reagir com fluoretos de silício para produzir cimentos resistentes a ácidos com baixa tendência a encolher e uma expansão térmica semelhante à do aço.

Eles também são usados para fazer cimentos para discos abrasivos usados para polimento.

Em fluidos de perfuração de poços de petróleo

O silicato de sódio é utilizado há muitos anos como rejunte químico durante a perfuração de certos tipos de formações com permeabilidade muito elevada, como as compostas por areia.

Alta permeabilidade significa que permite a passagem de líquidos com facilidade.

É adicionado junto com um composto que ativa o silicato para formar um polímero. Este polímero fornece resistência, rigidez e reduz a permeabilidade em solos granulares.

Como o solo é menos permeável, o líquido não passa por ele livremente e dessa forma evita-se a perda de fluido durante a fase de perfuração do poço.

Em várias aplicações

O silicato de sódio também tem uma variedade de usos. Alguns são mencionados abaixo.

-Em produtos de cuidado diário, por exemplo, é um componente de cremes de barbear.

-Em tratamento de água.

-No branqueamento de tecidos como a lã.

-No branqueamento da pasta de papel. Por exemplo, para branquear madeira moída, é usada uma mistura contendo peróxido de hidrogênio e silicato de sódio entre outros ingredientes. O silicato de sódio é usado para sequestrar íons metálicos, que tendem a acelerar a decomposição do peróxido.

-Para a fabricação de tecidos à prova de fogo. Como retardador de fogo e como revestimento para equipamentos de proteção.

-Em pigmentos de sílica.

-Para detectar grãos de milho infestados por insetos. Uma mistura de silicato de sódio e água é usada na qual os grãos infestados flutuam para a superfície rapidamente.

-Na eletrodeposição do zinco.

-Para limpar metais.

-Na flotação de minerais é utilizado como dispersante de lamas e silte e como condicionador da superfície do mineral.

-Para impregnar madeira.

Riscos

O silicato de sódio, devido ao seu alto teor de álcalis, é um forte irritante para a pele, olhos e membranas mucosas. Se ingerido, pode ser tóxico e irritar as membranas mucosas de maneira semelhante às soluções de soda cáustica.

Deve ser armazenado separadamente de ácidos fortes, metais e halogênios como o flúor, com os quais reage violentamente.

Referências

Ebnesajjad, S. (2015). Características dos materiais adesivos. Silicatos Solúveis (Silicato de Potássio e Sódio). Em Handbook of Adhesives and Surface Preparation. Recuperado de sciencedirect.com.
Fink, J.K. (2012). Aditivos de perda de fluido. Metassilicato de sódio. No Guia do engenheiro de petróleo para produtos químicos e fluidos do campo petrolífero (segunda edição). Recuperado de sciencedirect.com.
NOS. Biblioteca Nacional de Medicina. (2019). Silicato de sódio. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
Kirk-Othmer. (1984). Encyclopedia of Chemical Technology, 3ª ed., John Wiley and Sons.
Maeda, K. et al. (2007). De zeólitos a materiais MOF porosos - The 40^º Aniversário da Conferência Internacional de Zeólitos. Em Studies in Surface Science and Catalysis. Recuperado de sciencedirect.com.
Chopade, S.P. e Nagarajan, K. (2000). Formulações de detergentes: troca iônica. In Encyclopedia of Separation Science. Recuperado de sciencedirect.com.
Garcia-Lodeiro, I. et al. (2015). Insights cruciais sobre o projeto de mistura de ligantes à base de cimento ativados por álcali. Efeito dos silicatos: grau de polimerização do silicato solúvel. No manual de cimentos, argamassas e concretos ativados por álcali. Recuperado de sciencedirect.com.