Силикат натрия

Натрия силикаты – химия

Силикат натрия

19.06.2014

Пищевая добавка Е550, или силикат натрия, распространена в современной пищевой промышленности. Наряду с другими добавками группы Е500-599, силикат натрия относится к эмульгаторам.

Что представляет собой Е550? Эта пищевая добавка считается натуральной, так как ее производят из природных материалов, например, из кремнийсодержащего сырья, путем сплавления песка и соды (диоксида кремния и едкого натра, либо карбоната натрия), или путем растворения сырья в растворе щелочей.

На сегодняшний день постоянно изобретаются как новые методы получения силикатов, так и новые области их применения. Несмотря на то, что жидкое стекло было известно еще в средние века, практическое применение силикатам натрия нашлось только во второй половине 19 века.

В качестве пищевой добавки используется метасиликат натрия (H2SiO3, другие названия: силикат натрия, кремнекислый натрий, соль метакремниевой кислоты).

В качестве строительного материала используется он же, но состав (допустимые доли примесей оксидов других металлов) регулируется уже другими нормами ГОСТа. По физическим свойствам данное вещество – это кристаллообразный порошок полупрозрачного или мутно-белого цвета, он хорошо растворяется в воде.

Раствор силиката натрия (или жидкое стекло) выглядит, как желеобразная жидкость мутного белого или желтоватого оттенка. В виде концентрированного раствора силикат натрия применяется в строительстве. Этот раствортермоустойчив, гигиеничен, водонепроницаем.

Его добавляют в цемент, используют в изготовлении бассейнов и печей. У него также высокая устойчивость к кислотам, он входит в состав лакокрасочной продукции и широко применяется в целлюлозно-бумажной сфере.

Раствор, используемый в промышленности, концентрированный, его попадание на слизистые ведет к ожогам (требует соблюдения определенных мер безопасности).

В быту силикаты легко найти в шариках, которые используются для предохранения одежды и обуви от сырости (силикагель получают из силикатов натрия методом подкисления, последующей промывки и высушивания до состояния геля). Но каким образом это вещество применяют в пищевой промышленности?

Применение силиката натрия в пищевой промышленности

Как уже упоминалось, добавка Е550 относится к группе эмульгаторов. Это означает, что она отвечает за однородность продукта. Будучи отличным абсорбентом, силикат натрия препятствует комкованию сухих смесей от повышенной сырости.

Это значит, что его в виде порошка добавляют в сухое молоко, в разрыхлители теста, в муку, в обыкновенный сахар и в другие порошкообразные смеси, чтобы продлить срок хранения и не допустить слеживания.

Сам порошок этой пищевой добавки мелкодисперсный, прозрачно-белый, безвкусный, зато хорошо впитывает влагу.

Вопрос о безопасности применения силиката натрия до сих пор открыт. Он разрешен в России, но в ряде стран Европы эта пищевая добавка запрещена, а в ряде стран – есть ограничения на ее применение (например, запрещена для изготовления детского питания).

Не существует также исследований на допустимые нормы концентрации этого вещества в организме, как и исследований на прямой вред от употребления его с пищей.

Применение силиката натрия в косметике и бытовой химии

Если вы посмотрите на тени или пудру, заметите, что это не что иное, как порошок, (спрессованный или рассыпчатый). Раньше рассыпчатые средства декоративной косметики изготавливали из талька (который содержит и магний, и кремний). Сейчас в состав пудр, теней и румян входят и тальк, и силикат натрия, и его «собрат» – силикат магния.

Как силикаты магния и натрия «работают» в косметике? В виде порошка – все так же обеспечивают сохранность сыпучих материалов (теней, румян, пудры, присыпки), не давая им сбиваться в комочки.

В жидком виде силикат натрия добавляют в мыло и синтетические моющие средства, для большей однородности при изготовлении и смягчении воды. Будучи антисептиком, этот ингредиент продлевает срок жизни косметической продукции. В отличие от другого своего «собрата», силиката алюминия, он гораздо более безвреден в употреблении.

Все же, из-за недостатка исследований, рекомендуется продукты и косметику, содержащие силикат натрия, не использовать:

  • аллергикам и имеющим склонность к аллергии;
  • беременным женщинам;
  • маленьким детям;
  • тяжело больным;
  • онкологическим больным;
  • лицам с повышенным риском онкологических заболеваний.

метасиликат натрия

Стекло в состоянии жидкости или зачастую используемая в производстве добавка для пищевых продуктов Е550 и представляет собой метасиликат натрия.

https://www.youtube.com/watch?v=scA1Gx8_lJw

Получение такого вещества изначально было осуществлено в начале 1818 года в германии. Авторство получение вещества принадлежит немецкому химику Яну Непомук фон Фуксу.

Такому соединению характерно широкое распространение в природных условиях. силикатов зафиксировано в части равной чуть меньше половины группы, объединяющей все известные соединения минеральных веществ, а именно:

  • •    Материалы с высоким содержанием глинистых пород;
  • •    Шпаты, которым характерно полевое происхождение;
  • •    Природная слюда и прочие.

В уравнениях химических реакций метасиликат натрия принято обозначать с помощью следующей молекулярной формулы:

Na2SiO3.

Использование данной формулы актуально для безводного метасиликата натрия или иначе называемого типичным.

Краткая характеристика вещества

  • •    Общая щелочность (массовая доля, пересчет на Nа2О, %) – 28 – 30, 5;
  • •    Кремниевая двуокись SiO2 (долевая часть в массе, %) – не менее 27 – 29;
  • •    Железо ( в массовой доле, %) – не более 0, 05;
  • •    Иные вещества, не способные к растворимости в воде (в доле общей массы, %) – не > 0, 5/

Разновидности силикатов

Любая натриевая соль кремниевых кислот, обозначаемая формулой общего типа, на практике и представляет собой силикат натрия.

https://www..com/watch?v=scA1Gx8_lJw

В общей формульном выражении соединения mNa2O*nSiO2, где определяются отношения чисел молекул SiО2 и Na2О, такое соотношение величин получило название кремнеземного модуля. Смысл такого модуля в том, чтобы точно определять степень растворимости и иные явно выраженные свойства натриевых силикатов.

Колебания значений модуля, как правило, находятся в пределах показателей:

  • •    1, 0 как минимального значения;
  • •    4, 0 максимально возможного значения.

Натрия метасиликат встречается в 2 – х вариантах кристаллической формы:

  • •    С наличием пяти молекул воды или так называемого пятиводного с температурой плавления равной 78, 2 °С. воды в данной форме составляет порядка 42, 5 %;
  • •    Также метасиликат натрия с наличием девяти водных молекул, получившим название девятиводного с температурным режимом плавления при 48 °С, где часть содержащейся воды составляет около 57,3 %.

Натрия метасиликат отображается в химических уравнениях и реакциях формульным выражением:

  • •    Nа2SiОЗ•5Н2О – 5 водный;
  • •    Na2SiO3•9H2O – 9 водный.

Основные реакции Nа2SiОЗ

  • •    Раствор натриевых силикатов в условии РН < 10, 9 становится неустойчивым, вследствие чего происходит выделение кремневой кислоты в гелеобразном состоянии;
  • •    Натриевые силикаты в условиях повышения температурного режима подлежат разложению с выделяемым кремнием аморфного типа;
  • •    Кремневая кислота может образовываться из вещества Nа2SiОЗ и в процессе хранения;
  • •    Процессы деполимеризации силикатов протекают с характерным выделением SiО2.

Бороться с нежелательными последствиями и возникновением реакций последнего случая можно с помощью правильно подобранной упаковки вещества, главным критерием отбора которой является ее повышенная непроницаемость в отношении водяного пара и воздушных поступлений.

Также стекло в жидком состоянии отличается хорошо протекающей сильной щелочной реакцией. Это объясняется протеканием их гидролиза, где образуются гидроксид – ионы:

Nа2ОSiО2 + 2Н2О = 2Nа+ +SiО2*Н2О + 2ОН

Способы получения в промышленности

Метасиликат натрия пятиводный доступно получить при осуществлении метода, основой которого является изогидрическая кристаллизация кремнеземистых щелочных растворов.

Основным способом, обеспечивающим гарантированное получение кристаллизованных гидратов в отношении натрия метасиликата пятиводного, шестиводного, девятиводного, является обеспечение успешного протекания следующей реакции:

SiО2 + NаСО3 = NаSiО3 + СО2

Сферы применения натрия метасиликата

Вещество Na2SiO3 широко применяется в следующих производственно – промышленных областях:

  • •    Масштабное производство моющих очищающих средств с синтетическим составом, а также для производства нескольких наименований из области бытовой химии (препараты, очистители, отбеливатели и прочие);
  • •    Получение средств для мытья и очистки технического предназначения;
  • •    Нефтедобыча и текстильная промышленность;
  • •    Отрасль металлургии и машиностроения с целью нейтрализующего воздействия на металлические поверхности;
  • •    Натрия метасиликат успешно применяется как эффективный коагулянт в ходе выпуска регенерирующего масла любого типа в работах по нефтепереработке;
  • •    В осуществлении водных обработок. Натриевый метасиликат выступает в качестве ингибитора с явно выраженным коррозионным действием;
  • •    Бытовая сфера жизнедеятельности населения, особенно мероприятия по дезинфекции и обработке помещений, тканей, бельевых элементов, посудных и кухонных принадлежностей, сантехнических приборов и оборудования;
  • •    Промышленное производство жидкостей с эффектом охлаждения двигателей;
  • •    Строительная, дорожно-строительная, ремонтно-восстановительная отрасль.

Требования к безопасности использования вещества

Метасиликат натрия как пятиводный, так и шести-, девятиводный не представляет опасности в отношении провоцирования взрывов. Следовательно особые повышенные требования к соблюдению пожарной техники безопасности не предъявляются.

Степень воздействия и влияния вещества на человеческий организм позволяет отнести Na2SiO3 к группе веществ II класса опасности.

Правила при транспортировке

При транспортной перевозке натрия метасиликата обязательно наличие маркировочного символа в соответствии с ГОСТ – 14192, где подразумевается нанесение знаков, указывающих на ограждение вещества от влияния влаги и исключение контактов с кожными покровами и слизистыми оболочками.

Виды упаковки и меры хранения

В случае упаковки метасиликата натрия, как правило, используются:

  • •    Мешок вместительностью порядка 25 кг. В этом случае цена за килограмм вещества составит от 60 до 135 рублей за 1 кг;
  • •    Бигбэг, вмещающий до 1 тонны готовой продукции. В этом случае стоимость за 1000 кг вещества составит 19 000 – 23 000 рублей.

Вне зависимости от того, у кого приобретается продукция, каждому покупателю следует обратить внимание на качество и соответствие метасиликата натрия установленным требованиям.

Обязательным условием для распространения и приобретения качественной химической продукции как у производителя, так и у официального дилера является паспорт безопасности поставляемого натрия метасиликата.

Сегодня применение кальцинированной соды несколько сократилось, однако более дешевого и эфективного средства еще не придумали. Выпускается вещество в виде гранул или порошка, без характерного запаха и быстрорастворимого ……
Область применения сульфата алюминия достаточно широка: его используют многие промышленные и сельскохозяйственные предприятия, а также возможно его использование в бытовой сфере. К примеру, для очистки питьевой воды применяют коагулянт сульфата алюминия, который позволяет нейтрализовать…
Наряду с хлорной известью гипохлорит кальция широко применяется для дезинфекции любых поверхностей, в том числе в бытовой сфере. Согласно инструкции по применению, обработка проводится с соблюдением следующих норм……
Этот формальдегидный полимер пользуется спросом на рынке химической промышленности. Вещество активно применяется как высокоэффективное дезинфицирующее средство ……
Высокопрочный, износостойкий материал полиамид 6 в странах бывшего СССР стал использоваться лишь в 80х годах. Представляя собой экологически чистый продукт, капролон не выделяет токсические вещества в процессе ……

Источник: https://himya.ru/natriya-silikaty.html

Натрия метасиликат

Силикат натрия

Реагенты >Натрия метасиликаткупить

Натрия метасиликат (силикат натрия, кремнекислый натрий, “растворимое стекло”) – неорганическое соединение, соль щелочного металла натрия и метакремниевой кислоты.

Физико-химические свойства

Химическая формула: безводный Na2SiO3, пятиводный Na2SiO3 × 5H2O, девятиводный Na2SiO3 × 9Н2O.

Метасиликат натрияпредставляет собой мелкокристаллический порошок белого или серого цвета, хорошо растворяется в воде образуя кристаллогидраты, на воздухе поглощает углекислоту и воду.

Метасиликат натрия существует в двух кристаллических формах (кристаллогидратах): с пятью молекулами воды (температура плавления 78,2°С) и с девятью молекулами воды (температура плавления 48°С). Первая форма содержит 42,5% (масс.) воды, вторая – 57,3% (масс.) воды.

Водный раствор Na2SiO3 (“жидкое стекло”) – прозрачная густая бесцветная или слабо-желтая жидкость, имеющая сильнощелочную реакцию.

Реактив в растворе сильно разлагается кислотами (даже двуокисью углерода воздуха) с выделением студенистого осадка кремневой кислоты.

Раствор Na2SiO3 следует хранить в сосудах с резиновыми пробками, так как стеклянные и корковые пробки сильно приклеиваются к горлышку.

Температура воды, °СРастворимость, г/100 г воды
2018,8
2522,2
3534,5
4556,7
6093,5
80160,6

Цена, которая указана ниже, является ориентировочной. Возможность купить товар по этой цене уточняйте.

ПроизводительФасовкаНатрия метасиликат цена
БельгияМешки по 25 кгНатрия метасиликат 5 водный. 25 грн/кг
УкраинаМешки по 25 кгНатрия метасиликат безводный. 47 грн/кг

Область применения метасиликата натрия: – в производстве синтетических технических и бытовых моющих, чистящих и отбеливающих средств, например МЛ, “Дезмол”, “Посудомой” и др.

; – в текстильной и нефтедобывающей промышленности для отбеливания; – в металлургической и машиностроительной промышленности для нейтрализации поверхности метала; – в качестве коагулянта для выпуска регенерирующих масел в процессах нефтепереработки; – в водной обработке в качестве коррозионного ингибитора и второстепенного коагулянта; – в быту и на производстве для дезинфекции помещений, белья, посуды, сантехники; – в охлаждающей жидкости для двигателей; – как компонент шихты в производстве стекла;

– в строительной и дорожно-строительной отраслях при производстве жаростойких кислотоупорных бетонов.

Применение натрия метасиликата в строительстве

Натрий метасиликат сильно ускоряет процессы твердения цементов. Растворимое стекло представляет собой коллоидный раствор натриевых силикатов в воде. Существует и аналог натриевому – калиевое стекло, но оно гораздо реже встречается. По своему воздействию на цементные композиции натриевое и калиевые растворимые стекла аналогичны.

Достаточно достоверные сведения об изготовлении первого растворимого стекла имеются уже в трудах средневековых алхимиков (1520 г.). Но только в 1818 г.

немецкий ученый Йоган Фукс научно обосновал химию и физику его получения. По результатам его трудов в 1826 г. был построен первый завод по производству растворимого стекла.

С этого момента и началось его широкое в различных отраслях промышленности.

Химический состав натриевого растворимого стекла может быть выражен формулой:

Na2O x nSiO2 + mH2O

Из неё видно, что оно (растворимое стекло) не имеет постоянного состава, и соотношение между отдельными составными частями может меняться.

Отношение: SiO2 : Na2O = M, показывающее, сколько кремнекислоты приходится на единицу окиси натрия, называется силикатным модулем стекла. Величина его обычно колеблется в пределах от 2.2 до 3.5.

Чаще всего производится и встречается стекло с модулем 2.6 – 2.8.

Количество воды может быть самым неопределенным. В зависимости от этого в коллоидном растворе растворимого стекла меняется его консистенция – “плотность”, измеряемая градусами шкалы Боме или показаниями удельного веса. Заводы обычно отпускают растворимое стекло плотностью 40 – 50 °Be (плотностью 1.38 – 1.50), и затем на месте работ оно разбавляется водой до нужной концентрации.

При добавлении растворимого стекла к воде, идущей на затворение цемента, его сроки схватывания сильно сокращаются. Обусловлено это тем, что в результате химической реакции между щелочным силикатом (жидкое стекло) и составными частями цементного клинкера (гидроалюминат кальция) образуются коллоидные гидросиликат кальция и алюминат натрия по уравнению:

3Na2O x SiO2 + 3CaO x Al2O3 x nH2O = 3CaSiO3x nH2O + 3Na2O x Al2O3

Именно образующийся в составе бетона алюминат натрия и является очень сильным ускорителем его схватывания.

Кроме того, проходит еще одна реакция, между жидким стеклом и известью, находящейся в цементе c образованием силиката кальция:

Na2O x 2SiO2 + CaO = Na2O x SiO2 + CaSiO3

Силикат кальция очень прочный и плотный материал. Пористый кусок, например, негашеной извести, обработанный раствором жидкого стекла, становится настолько плотным и прочным, что его можно полировать. Отлагаясь в порах твердеющего камня, силикат кальция, придает ему повышенную плотность и водонепроницаемость.

Вот эта совокупность свойств – ускорение схватывания бетона от образования алюмината натрия и пониженная проницаемость порового пространства, за счет кольматирующего действия силиката кальция и обусловило очень широкое жидкого стекла в качестве добавки для получения водонепроницаемого бетона для аварийных работ – заделка протечек, зачеканка швов и т.д.

Добавка растворимого натрия метасиликата в % от массы цементаНачало схватыванияКонец схватывания
01ч 40 мин5ч 05 мин
21ч 02 мин3ч 10 мин
50ч 38 мин2ч 47 мин
Возраст в суткахДобавка растворимого натрия метасиликата
0%4%8%12%16%
7100108108157,6131,5
2810076,676,674,472,5

Натрия метасиликат в виде ускорителя твердения цементов, находит только в исключительных случаях, когда получить высокую начальную прочность важнее, чем высокую последующую, 28-ми суточную (марочную).

Пенобетон на основе жидкого стекла

Жидкое стекло, в качестве вяжущего используется для получения прочных теплоизоляционных материалов способных работать при повышенных эксплуатационных температурах до +800 °С. Это очень ценное и важное свойство делает его незаменимым для теплоизоляции различных высокотемпературных трубопроводов на силовом и паросиловом энергетическом оборудовании.

В качестве пенообразователя вполне подходит обыкновенное хозяйственное мыло. Наполнителем могут выступать две форма кремнезема – кристаллического SiО2 (обыкновенный песок) и аморфного SiO2 (тонкомолотое стекло, минеральная вата и т.д.).
Для изготовления жаростойкого пенобетона потребуется также натриевое жидкое стекло плотностью 1.3 – 1.

45 г/см3 с силикатным модулем 2.45 и выше. В качестве отвердителя выступает кремнийфтористый натрий в виде технического порошка. Заполнитель – песок молотый до удельной поверхности в 4500 см2 /г или минеральная вата.

Приготовление пенобетона на жидком стекле заключается в перемешивании жидкого стекла, отвердителя (кремнийфтористого натрия) с заполнителями и отдельно приготовленной пеной.

Твердеет он в естественных условиях при температуре более 5°С в течении 1 – 2 суток. При низкотемпературной сушке при температуре 60 – 80°С процесс твердения сокращается до 10 часов.

Физико-механические свойства жидкостекольного пенобетона можно гибко менять, варьируя концентрацию мыльного раствора

Концентрация хозяйственного мыла в пенообразователе, %Плотность получаемого пенобетона кг/м3Прочность на сжатие пенобетона кг/см2
1043113,4
2038012,5
3030010,0
4031011,0
503069,5
603089,0
703017,4
803048,0
903086,0
1003005,5

Все составы изготавливались по следующей рецептуре:

– натриевое жидкое стекло плотностью 1.34 г/см3 250 гр.

– кремнийфтористый натрий 50 гр.

– молотый песок 150 гр – пенообразователь 36 см3.

Пенобетон на жидком стекле достаточно прочен. При одинаковой плотности он получается даже прочней автоклавного газосиликата. Ни один другой вид пенобетона, на цементной основе не может похвастаться подобным.

Средняя плотность пенобетона кг/м3Прочность пенобетона в кг/см2
Пенобетон на жидком стеклеЯчеистый газосиликат
1000,9
2003,8
30010
4002215
5003925
6005833
7007450
8009272
90011098

 В лабораторных условиях были проверены образцы пенобетона на основе натрия метасиликата, которые нагревали при 720 °С в течении 45 минут, затем извлекали из печи, охлаждали до 30 – 40 °С в потоке воздуха температурой 0 °С и снова помещали в печь.

До разрушения образцы выдержали 12 циклов смены температуры. Предельная температура начала деформации образцов-цилиндров диаметром 36 и высотой 50 мм под нагрузкой 0.5 кг/см2 составила 760 °С.

Таким образом, пенобетон на жидком стекле может быть использован при температуре до 800 °С.

Получение

Кремнекислый натрий производится методом изогидрической кристаллизации из щелочно-кремнеземистого раствора.

Источник: http://www.profhimpostavka.ltd.ua/natriya-metesilicate/index.html

Лечим Сами
Добавить комментарий