سيليكات الصوديوم (Na2SiO3) هو مركب يتكون من الصوديوم والسيليكون والأكسجين. وله العديد من الاستخدامات، بما في ذلك كمنظف، ومواد لاصقة، وفي إنتاج هلام السيليكا.
| اسم الأيوباك | ميتاسيليكات الصوديوم |
| الصيغة الجزيئية | Na2SiO3 |
| CAS رقم | 6834-92-0 |
| المرادفات | زجاج الماء، الزجاج السائل، الزجاج القابل للذوبان، أورثوسيليكات الصوديوم، زجاج سيليكات الصوديوم، ميتاسيليكات الصوديوم |
| إنتشي | InChI=1S/2Na.O3Si/c;;1-4(2)3/q2*+1;-2 |
خصائص سيليكات الصوديوم
صيغة سيليكات الصوديوم
صيغة سيليكات الصوديوم هي Na2SiO3، مما يدل على أن كل وحدة من المركب تحتوي على ذرتين صوديوم، وذرة سيليكون واحدة، وثلاث ذرات أكسجين. تُعرف سيليكات الصوديوم أيضًا بصيغ أخرى مثل Na2O·nSiO2 وNa2SiO4، اعتمادًا على عدد وحدات SiO2 في أنيون البوليمر. تعتبر صيغة سيليكات الصوديوم ضرورية لفهم خواصها الكيميائية وحساب كتلتها المولية ووزنها الجزيئي.
سيليكات الصوديوم الكتلة المولية
Na2SiO3 لديه كتلة مولية تبلغ حوالي 122.06 جم / مول. يتم حساب ذلك عن طريق إضافة الكتل الذرية للصوديوم (22.99 جم/مول)، والسيليكون (28.09 جم/مول)، والأكسجين (16.00 جم/مول) الموجود في المركب. تعد الكتلة المولية خاصية مهمة لـ Na2SiO3 لأنها تساعد في تحديد كمية المركب المطلوبة في التفاعل.
نقطة غليان سيليكات الصوديوم
نقطة غليان Na2SiO3 ليست قيمة واحدة بل نطاق من درجات الحرارة. المحاليل Na2SiO3، شائعة الاستخدام في التطبيقات الصناعية، لها نطاق غليان يتراوح بين 100 إلى 110 درجة مئوية. تعتمد نقطة غليان Na2SiO3 على عوامل مثل تركيزه ونقائه ووجود الشوائب.
نقطة انصهار سيليكات الصوديوم
ليس لدى Na2SiO3 نقطة انصهار مميزة لأنه لا يوجد كمركب صلب في الظروف العادية. ويوجد بشكل عام في حالة صلبة على شكل مساحيق أو حبيبات أو كتل. هذه الأشكال الصلبة من Na2SiO3 لها نقاط انصهار مختلفة، والتي تختلف حسب تركيبها وطريقة تحضيرها.
كثافة سيليكات الصوديوم جم/مل
تختلف كثافة محاليل Na2SiO3 حسب تركيزها. تبلغ كثافة محاليل Na2SiO3 بتركيز 20% حوالي 1.14 جم/مل، بينما تبلغ كثافة المحاليل التي تركيزها 40% حوالي 1.34 جم/مل. يمكن أن تختلف كثافة Na2SiO3 الصلب من 2.3 جم/مل إلى 2.6 جم/مل، اعتمادًا على نقائه وحجم الجسيمات.
الوزن الجزيئي لسيليكات الصوديوم
الوزن الجزيئي لـ Na2SiO3، والمعروف أيضًا بصيغة الوزن، هو مجموع الأوزان الذرية لجميع الذرات الموجودة في المركب. يبلغ الوزن الجزيئي لـ Na2SiO3 حوالي 122.06 جم/مول. معرفة الوزن الجزيئي للمركب أمر ضروري لتحديد كمية المركب اللازمة لتفاعل معين.
هيكل سيليكات الصوديوم
سيليكات الصوديوم هو مركب غير عضوي يتكون من كاتيونات الصوديوم وأنيونات سيليكات البوليمر. يمكن أن يختلف هيكل سيليكات الصوديوم اعتمادًا على تركيبته وطريقة تحضيره. يتم تمثيله عمومًا بالصيغة Na2O.nSiO2، حيث يمثل n عدد وحدات SiO2 في أنيون البوليمر. تمتلك أنيونات سيليكات البوليمر بنية شبكية ثلاثية الأبعاد، حيث تنسق ذرات السيليكون بشكل رباعي السطوح مع ذرات الأكسجين.
| مظهر | عديم اللون أو أبيض صلب، سائل أو مسحوق |
| جاذبية معينة | 1.4-1.6 |
| لون | عديم اللون |
| يشم | عديم الرائحة |
| الكتلة المولية | 122.06 جم/مول |
| كثافة | 1.14-1.34 جم/مل (حل)؛ 2.3-2.6 جم/مل (صلب) |
| نقطة الانصهار | لا توجد نقطة انصهار مميزة |
| نقطة الغليان | 100-110 درجة مئوية (محلول) |
| نقطة فلاش | غير قابل للتطبيق |
| الذوبان في الماء | قابل للذوبان |
| الذوبان | قابل للذوبان في الماء والإيثانول. قابل للذوبان بشكل طفيف في الميثانول والأسيتون |
| ضغط البخار | غير قابل للتطبيق |
| كثافة بخار | غير قابل للتطبيق |
| pKa | ~9.8 |
| الرقم الهيدروجيني | 11-12 (الحل) |
سلامة ومخاطر سيليكات الصوديوم
يمكن أن يكون Na2SiO3 خطيرًا إذا لم يتم التعامل معه بشكل صحيح. وهو مركب كاوي يمكن أن يسبب تهيجًا شديدًا في الجلد والعين عند ملامسته. قد يؤدي استنشاق غبار أو رذاذ Na2SiO3 إلى تهيج الجهاز التنفسي وتلف الرئة. تعتبر محاليل Na2SiO3 أيضًا قلوية جدًا ويمكن أن تسبب حروقًا كيميائية للجلد أو الأغشية المخاطية. يجب ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة، مثل القفازات وحماية العين، عند التعامل مع Na2SiO3. في حالة ملامسته للجلد أو العينين، من الضروري الشطف الفوري بالماء. يجب أيضًا تخزين Na2SiO3 في منطقة باردة وجافة وجيدة التهوية بعيدًا عن المواد غير المتوافقة.
| رموز الخطر | تآكل، مهيج |
| وصف الأمان | يحفظ بعيدا عن متناول الأطفال. تجنب ملامسة العينين والجلد، والملابس. ارتداء القفازات الواقية / الملابس الواقية / حماية العين / حماية الوجه. إذا كان على الجلد: يغسل بكمية كبيرة من الماء. إذا كان في العينين: اشطفيه بحذر بالماء لعدة دقائق. إزالة العدسات اللاصقة، إذا كانت موجودة وسهلة للقيام. استمر في الشطف. إذا ابتلع: اشطف الفم. لا تقم بتحريض القيء. اتصل بمركز السموم أو الطبيب إذا شعرت بتوعك. |
| أرقام تعريف الأمم المتحدة | UN2922، UN1824 |
| رمز النظام المنسق | 2839.90.90 |
| فئة الخطر | 8 |
| مجموعة التعبئة | ثالثا |
| تسمم | الجرعة المميتة 50 (عن طريق الفم، الفئران) = 1.280 ملغم/كغم؛ التركيز المميت للنصف (الاستنشاق، الفئران) > 2.28 ملغم/لتر/4 ساعات |
طرق تصنيع سيليكات الصوديوم
توجد عدة طرق لتجميع Na2SiO3.
إحدى الطرق الشائعة هي دمج السيليكا مع كربونات الصوديوم عند درجات حرارة عالية، مما ينتج Na2SiO3 وثاني أكسيد الكربون كمنتجات ثانوية.
تتضمن الطريقة الأخرى تفاعل هيدروكسيد الصوديوم مع السيليكا في وعاء عالي الضغط عند درجات حرارة عالية. للحصول على التركيز المطلوب، قم بتخفيف محلول Na2SiO3 عالي التركيز بالماء.
تتضمن الطريقة الثالثة إذابة هلام السيليكا في محلول هيدروكسيد الصوديوم ، ثم تسخين الخليط وتحريكه لتعزيز التفاعل. تنتج هذه الطريقة محلولًا شفافًا عديم اللون من Na2SiO3.
يمكن لإشعاع الميكروويف تسخين المواد المتفاعلة، وتصنيع Na2SiO3.
تنتج هذه الطرق Na2SiO3 بنقاء وإنتاجية أعلى من طرق التوليف التقليدية.
بالإضافة إلى ذلك، استكشفت بعض الدراسات استخدام الموارد المتجددة مثل رماد قشر الأرز ورماد تفل قصب السكر كمصادر للسيليكا لتخليق Na2SiO3، وبالتالي توفير نهج إنتاج أكثر استدامة.
استخدامات سيليكات الصوديوم
Na2SiO3 هو مركب متعدد الاستخدامات وله العديد من التطبيقات في مختلف الصناعات. بعض الاستخدامات الشائعة لـ Na2SiO3 هي:
- المواد اللاصقة والموثقات: تستخدم كمواد رابطة في تطبيقات مختلفة مثل الورق المقوى والصناديق المموجة والخشب الرقائقي.
- المنظفات والصابون: تستخدم في منظفات الغسيل كمواد عازلة قلوية وعامل مضاد لإعادة الترسب.
- معالجة المياه: يستخدم في معالجة المياه كمانع للتخثر والتآكل.
- البناء: يستخدم أيضًا كمقوي للخرسانة ومثبت للتربة.
- السيراميك: يستخدم كمادة رابطة في إنتاج السيراميك.
- النسيج والورق: يستخدم كعامل تحجيم في إنتاج الورق وكمثبط للهب في المنسوجات.
- السيارات: يستخدم كمادة مانعة للتسرب ومبرد في صناعة السيارات.
- الزراعة: يستخدم رشاً ورقياً لتحسين نمو النبات وكمحسن للتربة لتقليل انضغاط التربة وزيادة احتباس الماء.
- الحماية من الحرائق: يستخدم كمثبط للهب في مواد مختلفة مثل الخشب والنسيج والورق.
- العناية الشخصية: يستخدم في بعض معاجين الأسنان ومزيلات العرق كمادة رابطة وكعامل للتحكم في اللزوجة.
أسئلة:
س: هل سيليكات الصوديوم سامة؟
ج: يمكن أن يكون Na2SiO3 سامًا إذا تم تناوله أو استنشاقه بكميات كبيرة. يمكن أن يهيج العينين والجلد والجهاز التنفسي. ومع ذلك، عند استخدامه وفقًا لإرشادات السلامة، مثل ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة، يكون التعامل مع Na2SiO3 آمنًا بشكل عام.
س: كيفية علاج Na2SiO3؟
ج: يتم تصلب Na2SiO3 عن طريق تعريضه لثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى تصلب السائل Na2SiO3 إلى مادة صلبة تشبه الزجاج. يعتمد وقت المعالجة على تركيز محلول Na2SiO3 بالإضافة إلى درجة الحرارة والرطوبة في بيئة المعالجة. عادة، يستغرق Na2SiO3 عدة أيام حتى يتصلب بالكامل.
س: هل يمكن دهان الخرسانة المعالجة بسليكات الصوديوم؟
ج: نعم، من الممكن طلاء الخرسانة المعالجة بـ Na2SiO3، لكن يجب تجهيز السطح بشكل صحيح. يجب أن يعالج Na2SiO3 بشكل كامل، ثم يجب تنظيف السطح وتجهيزه باستخدام مادة تمهيدية مناسبة قبل تطبيق الطلاء.
س: أين يمكنني شراء سيليكات الصوديوم بالقرب مني؟
ج: يمكن شراء Na2SiO3 من موردي المواد الكيميائية والموردين الصناعيين وتجار التجزئة عبر الإنترنت. من المهم التأكد من أن المورد يتمتع بسمعة طيبة وأن Na2SiO3 ذو جودة عالية ومناسب للتطبيق المقصود. ومن المهم أيضًا اتباع إرشادات التعامل والسلامة المناسبة عند شراء واستخدام Na2SiO3.