Силикат кальция

Силикат кальция

Силикат кальция

18.06.2014

Силикат кальция – это природное неорганическое соединение, относящееся к группе кислотных солей. Оно возникает в результате химической реакции между кальцием и метакремниевой кислотой. Этот процесс протекает в природе самостоятельно, образуются минералы, из которых потом и добывают нужное вещество. Однако существуют и лабораторные методы получения синтетического аналога.

По своим физическим свойствам силикат кальция представляет собой белый мелкодисперсный порошок без ярко выраженного запаха и вкуса. Он обладает уникальным свойством поглощать и удерживать воду, то есть является веществом с очень высоким уровнем гигроскопичности.

Поэтому применение силикат кальция нашел в пищевой, химической и фармацевтической промышленности.

Это соединение эффективно препятствует комкованию и слипанию частиц различных сыпучих продуктов, кроме того, оно делает консистенцию эмульсий и красок более равномерной и гладкой.

Типы силиката кальция

Силикат кальция встречается в природе в составе многих минералов.

Он залегает даже глубоко в земной коре, поэтому можно сказать, что это одно из самых распространенных природных неорганических соединений.

В зависимости от особенностей структуры молекул, имеющихся примесей, времени и способа кристаллизации силикаты кальция подразделяются на четыре отдельных подтипа, обладающих некоторыми уникальными особенностями:

  • Ортосиликат – это самая устойчивая форма, которая в процессе химических реакций образует прочные соединения. Добывается из шенноита и кальциооливина. Такой подтип находит применение, в основном, в химической промышленности;
  • Пиросиликат – подтип, получаемый из минерала ранкинита, залежи которого образуются в горах на местах извержений вулканов. Такая форма вещества наиболее актуальна при производстве цементных смесей и прочих отвердевающих строительных материалов;
  • Боросиликат, как видно из названия, содержит примесь бора. Эта природная форма силиката кальция обладает большой прочностью и твердостью, что позволяет использовать ее в ювелирном деле для огранки драгоценных и полудрагоценных камней;
  • Метасиликат – чистая форма вещества, без каких-либо примесей. В природе встречается в виде минерала волластонита. Именно из метасиликата получают пищевую добавку, имеющую международный код Е552 и используемую в качестве эмульгатора.

Применение силиката кальция

При производстве сыпучих пищевых продуктов неизбежно встает вопрос о сохранении их структуры в течение длительного срока. Поэтому приправы, пряности, сухое молоко, порошковое картофельное пюре, кондитерские дрожжи пытаются защитить от влаги.

Если вода проникнет в упаковку, такие продукты потеряют товарный вид – они соберутся некрасивыми комками и частично растворятся. Выхода только два: либо использовать вакуумную упаковку, либо добавлять в состав вещество, препятствующее комкованию.

Угадайте, что дешевле? Конечно же, использование специальных пищевых добавок, к которым относится, в том числе, силикат кальция Е552.

Это соединение используется также при производстве хлебобулочных изделий, овощных, мясных и рыбных консервов, мягких и твердых сыров, полуфабрикатов.

Оно позволяет придать продуктам более однородную консистенцию и сохранить товарный вид надолго. Выпечка получается пышной, а сыры становятся мягкими, эластичными и аппетитными.

В консервах каждый кусочек имеет правильную форму и не распадается на отдельные волокна.

В фармацевтической промышленности силикат кальция тоже активно применяется.

Его добавляют в состав детских присыпок, сухих коктейлей для похудения, противопростудных порошков, шипучих витаминов и биологически активных добавок.

При производстве косметики силикат кальция тоже очень актуален: он не дает портиться пудре для лица и помогает кремам сохранять гладкую, приятную консистенцию.

Это же вещество, синтезированное искусственным путем, активно используется при производстве керамической посуды, цемента, бетона, стекла, лакокрасочных изделий, резины и бумаги. Оно обеспечивает правильную структуру, нужную скорость застывания и высокую прочность.

Вред силиката кальция

Согласно международным санитарно-эпидемиологическим нормам, силикат кальция является природным минеральным веществом, не представляющим никакой угрозы для человеческого организма. Он был хорошо изучен европейскими и американскими учеными, и вывод сделан однозначный: вреда силикат кальция здоровью не наносит, если его концентрация в продуктах питания не превышает установленных норм.

Такой точки зрения придерживается правительство большинства цивилизованных государств мира, однако опыт использования этого эмульгатора в пищевой промышленности еще недостаточно длительный, чтобы можно было рассуждать о его безопасности с полной уверенностью.

Ученые установили лишь тот факт, что силикат кальция не токсичен, и по идее не должен вредить человеку.

Но как регулярное употребление этой добавки сказывается на работе всех органов и систем (и сказывается ли вообще), на данный момент неизвестно, поскольку соответствующие исследования проведены не были.

Руководствуясь принципом «не навреди», правительство нашей страны исключило силикат кальция Е552 из списка пищевых добавок, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Существует немало аналогов, свойства которых тщательно изучены. Поэтому нет никакого смысла рисковать здоровьем людей в угоду новым тенденциям в пищевой промышленности.

Источник: https://selderey.net/pravilnoe-pitanie/silikat-kalcija.html

Почему получается пластик?

Полученный в этом опыте материал по своему поведению напоминает пластик: он гнется, но не ломается. Зачастую пластики — это органические соединения, то есть вещества, в которых атомы углерода и водорода связаны между собой.

В этом опыте же об углероде речи не идет – есть кремний, кислород, натрий и кальций. Ключевую роль в застывании раствора играет именно сочетание кислорода и кремния.

Такая комбинация чаще всего встречается в силикатах, поэтому можно сказать, что речь идёт о неорганическом, а конкретнее — силикатном пластике.

Почему реакционная смесь застывает?

К застыванию раствора приводит протекающая в нем химическая реакция. В ней участвуют два ключевых компонента: гидроксид кальция Ca(OH)2 и жидкое стекло (упрощенная формула Na2Si3O7).

Вместе они постепенно образуют твердый прозрачный материал, который не растворяется в воде.

Другими словами, этот материал во многом напоминает обычное силикатное стекло, состоящее из ионов натрия и кальция, а также силикат-ионов, сшитых между собой.

Почему застывшая капля пластична?

Стеклообразный материал невозможно получить без ионов кальция, а их в растворе совсем немного. Дело в том, что гидроксид кальция — в отличие от гидроксидов натрия или калия — очень слабо растворим в воде. При его диссоциации в раствор выходит очень мало ионов кальция Ca2+:

Ca(OH)2 ⇄ Ca2+ + 2OH–

Поэтому стеклообразное вещество образуется очень медленно. Сначала формируются центры кристаллизации — маленькие, но постоянно растущие частички нерастворимого силиката.

Постепенно между ними образуются тонкие мостики, которые в итоге соединяют большинство этих частичек в общую гроздь, проходящую вдоль всего раствора.

С одной стороны, эти мостики достаточно прочные (капля не распадается), с другой — они гибкие (в течение достаточно долгого времени капля остается пластичной).

Пластичность этих мостиков, состоящих из стеклообразного вещества, можно объяснить следующей наглядной аналогией. Обычную стеклянную палочку толщиной с карандаш согнуть не так-то и просто — она скорее сломается.

А вот стеклянную трубочку толщиной с нить вполне реально изогнуть под большим углом до того, как она сломается. Мостики являются еще более тонкими, чем видимая невооруженным глазом тонкая стеклянная нить, поэтому они демонстрируют еще бóльшую гибкость.

Более того, даже если нажатие и сломает несколько таких мостиков, это несильно повредит целой сети.

Свою роль в пластичности играют и молекулы воды: подобно временной подушке безопасности, они удерживают грозди от слипания.

Почему материал теряет пластичность и становится хрупким?

С образованием мостиков процесс не останавливается: за счёт растворения гидроксида кальция ионы Ca2+ медленно поступают в раствор, и частицы материала, становясь всё толще, надежно срастаются между собой.

Поэтому свойства такого материала приближаются к свойствам обычной стеклянной палочки, которая скорее сломается, чем изогнется.Важен также и процесс испарения воды.

Капля постепенно высыхает, и молекулы воды перестают препятствовать слипанию соседних «веток» в единой грозди.

Источник: https://melscience.com/RU-ru/experiments/inorganic-plastic/

Лечим Сами
Добавить комментарий