Natriumsilikat (Na2SiO3) ist eine Verbindung aus Natrium, Silizium und Sauerstoff. Es hat viele Verwendungsmöglichkeiten, unter anderem als Reinigungsmittel, Klebstoff und bei der Herstellung von Kieselgel.
| IUPAC-Name | Natriummetasilikat |
| Molekularformel | Na2SiO3 |
| CAS-Nummer | 6834-92-0 |
| Synonyme | Wasserglas, Flüssigglas, lösliches Glas, Natriumorthosilikat, Natriumsilikatglas, Natriummetasilikat |
| InChI | InChI=1S/2Na.O3Si/c;;1-4(2)3/q2*+1;-2 |
Eigenschaften von Natriumsilikat
Natriumsilikat-Formel
Die Formel für Natriumsilikat lautet Na2SiO3, was bedeutet, dass jede Einheit der Verbindung zwei Natriumatome, ein Siliziumatom und drei Sauerstoffatome enthält. Natriumsilikat ist auch unter anderen Formeln wie Na2O·nSiO2 und Na2SiO4 bekannt, abhängig von der Anzahl der SiO2-Einheiten im Polymeranion. Die Formel von Natriumsilikat ist entscheidend für das Verständnis seiner chemischen Eigenschaften und für die Berechnung seiner Molmasse und seines Molekulargewichts.
Molmasse von Natriumsilikat
Na2SiO3 hat eine Molmasse von etwa 122,06 g/mol. Dies wird durch Addition der in der Verbindung vorhandenen Atommassen von Natrium (22,99 g/mol), Silizium (28,09 g/mol) und Sauerstoff (16,00 g/mol) berechnet. Die Molmasse ist eine entscheidende Eigenschaft für Na2SiO3, da sie hilft, die Menge der Verbindung zu bestimmen, die für eine Reaktion benötigt wird.
Siedepunkt von Natriumsilikat
Der Siedepunkt von Na2SiO3 ist kein einzelner Wert, sondern ein Temperaturbereich. Na2SiO3-Lösungen, die üblicherweise in industriellen Anwendungen verwendet werden, haben einen Siedebereich von 100 bis 110 °C. Der Siedepunkt von Na2SiO3 hängt von Faktoren wie seiner Konzentration, Reinheit und dem Vorhandensein von Verunreinigungen ab.
Schmelzpunkt von Natriumsilikat
Na2SiO3 hat keinen eindeutigen Schmelzpunkt, da es unter normalen Bedingungen nicht als feste Verbindung vorliegt. Es liegt im Allgemeinen in festem Zustand in Form von Pulvern, Granulat oder Klumpen vor. Diese festen Formen von Na2SiO3 haben unterschiedliche Schmelzpunkte, die je nach Zusammensetzung und Herstellungsmethode variieren.
Dichte von Natriumsilikat g/ml
Die Dichte von Na2SiO3-Lösungen variiert je nach Konzentration. Na2SiO3-Lösungen mit einer Konzentration von 20 % haben eine Dichte von etwa 1,14 g/ml, während solche mit einer Konzentration von 40 % eine Dichte von etwa 1,34 g/ml haben. Die Dichte von festem Na2SiO3 kann je nach Reinheit und Partikelgröße zwischen 2,3 g/ml und 2,6 g/ml variieren.
Molekulargewicht von Natriumsilikat
Das Molekulargewicht von Na2SiO3, auch Gewichtsformel genannt, ist die Summe der Atomgewichte aller in der Verbindung vorhandenen Atome. Das Molekulargewicht von Na2SiO3 beträgt etwa 122,06 g/mol. Die Kenntnis des Molekulargewichts einer Verbindung ist wichtig, um die Menge der Verbindung zu bestimmen, die für eine bestimmte Reaktion benötigt wird.
Struktur von Natriumsilikat
Natriumsilikat ist eine anorganische Verbindung, die aus Natriumkationen und Polymersilikatanionen besteht. Die Struktur von Natriumsilikat kann je nach Zusammensetzung und Herstellungsmethode variieren. Es wird im Allgemeinen durch die Formel Na2O.nSiO2 dargestellt, wobei n die Anzahl der SiO2-Einheiten im Polymeranion darstellt. Polymersilikat-Anionen haben eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, in der Siliziumatome tetraedrisch mit Sauerstoffatomen koordiniert sind.
| Aussehen | Farbloser oder weißer Feststoff, Flüssigkeit oder Pulver |
| Spezifisches Gewicht | 1,4-1,6 |
| Farbe | Farblos |
| Geruch | Geruchlos |
| Molmasse | 122,06 g/Mol |
| Dichte | 1,14–1,34 g/ml (Lösung); 2,3–2,6 g/ml (fest) |
| Fusionspunkt | Kein eindeutiger Schmelzpunkt |
| Siedepunkt | 100-110°C (Lösung) |
| Blitzpunkt | Unzutreffend |
| Löslichkeit in Wasser | Löslich |
| Löslichkeit | Löslich in Wasser und Ethanol; schwer löslich in Methanol und Aceton |
| Dampfdruck | Unzutreffend |
| Wasserdampfdichte | Unzutreffend |
| pKa | ~9,8 |
| pH-Wert | 11-12 (Lösung) |
Sicherheit und Gefahren von Natriumsilikat
Na2SiO3 kann bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein. Es handelt sich um eine ätzende Verbindung, die bei Kontakt schwere Haut- und Augenreizungen verursachen kann. Das Einatmen von Na2SiO3-Staub oder -Nebel kann zu Atemwegsreizungen und Lungenschäden führen. Na2SiO3-Lösungen sind außerdem sehr alkalisch und können Verätzungen der Haut oder der Schleimhäute verursachen. Beim Umgang mit Na2SiO3 sollte geeignete persönliche Schutzausrüstung wie Handschuhe und Augenschutz getragen werden. Bei Haut- oder Augenkontakt ist eine sofortige Spülung mit Wasser erforderlich. Na2SiO3 sollte außerdem an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort, entfernt von inkompatiblen Materialien, gelagert werden.
| Gefahrensymbole | Ätzend, Reizend |
| Sicherheitsbeschreibung | Außerhalb der Reichweite von Kindern aufbewahren. Kontakt mit Augen, Haut und Kleidung vermeiden. Schutzhandschuhe/Schutzkleidung/Augenschutz/Gesichtsschutz tragen. BEI BERÜHRUNG MIT DER HAUT: Mit viel Wasser waschen. BEI KONTAKT MIT DEN AUGEN: Einige Minuten lang vorsichtig mit Wasser spülen. Entfernen Sie Kontaktlinsen, falls vorhanden und einfach möglich. Spülen Sie weiter. BEI VERSCHLUCKEN: Mund ausspülen. KEIN Erbrechen herbeiführen. Bei Unwohlsein GIFTINFORMATIONSZENTRUM oder Arzt anrufen. |
| UN-Identifikationsnummern | UN2922, UN1824 |
| HS-Code | 2839.90.90 |
| Gefahrenklasse | 8 |
| Verpackungsgruppe | III |
| Toxizität | LD50 (oral, Ratte) = 1,280 mg/kg; LC50 (Inhalation, Ratte) >2,28 mg/L/4h |
Methoden zur Synthese von Natriumsilikat
Es gibt mehrere Methoden zur Synthese von Na2SiO3.
Eine übliche Methode besteht darin, Siliciumdioxid bei hohen Temperaturen mit Natriumcarbonat zu verschmelzen, wobei als Nebenprodukte Na2SiO3 und Kohlendioxid entstehen.
Eine andere Methode besteht darin, Natriumhydroxid mit Siliciumdioxid in einem Hochdruckbehälter bei hohen Temperaturen umzusetzen. Um die gewünschte Konzentration zu erreichen, verdünnen Sie die hochkonzentrierte Na2SiO3-Lösung mit Wasser.
Eine dritte Methode besteht darin, Kieselgel in einer Natriumhydroxidlösung aufzulösen und die Mischung dann zu erhitzen und zu rühren, um die Reaktion zu fördern. Diese Methode erzeugt eine klare, farblose Lösung von Na2SiO3.
Mikrowellenstrahlung kann die Reaktanten erhitzen und so Na2SiO3 synthetisieren.
Diese Methoden produzieren Na2SiO3 mit höherer Reinheit und Ausbeute als herkömmliche Synthesemethoden.
Darüber hinaus wurde in einigen Studien die Verwendung erneuerbarer Ressourcen wie Reisschalenasche und Zuckerrohr-Bagasse-Asche als Siliciumdioxidquellen für die Na2SiO3-Synthese untersucht, um so einen nachhaltigeren Produktionsansatz zu ermöglichen.
Verwendung von Natriumsilikat
Na2SiO3 ist eine vielseitige Verbindung mit vielen Anwendungen in verschiedenen Branchen. Einige der häufigsten Anwendungen von Na2SiO3 sind:
- Klebstoffe und Bindemittel: Wird als Bindemittel in verschiedenen Anwendungen wie Pappe, Wellpappkartons und Sperrholz verwendet.
- Waschmittel und Seifen: Wird in Waschmitteln als alkalischer Puffer und Mittel gegen Wiederablagerungen verwendet.
- Wasseraufbereitung: Wird bei der Wasseraufbereitung als Gerinnungsmittel und Korrosionsinhibitor verwendet.
- Konstruktion: Wird auch als Betonhärter und Bodenstabilisator verwendet.
- Keramik: Wird als Bindemittel bei der Keramikherstellung verwendet.
- Textil und Papier: Wird als Leimungsmittel bei der Papierherstellung und als Flammschutzmittel in Textilien verwendet.
- Automobil: Wird als Dicht- und Kühlmittelzusatz in der Automobilindustrie verwendet.
- Landwirtschaft: Wird als Blattspray zur Verbesserung des Pflanzenwachstums und als Bodenverbesserungsmittel zur Verringerung der Bodenverdichtung und zur Erhöhung der Wasserretention verwendet.
- Brandschutz: Wird als Flammschutzmittel in verschiedenen Materialien wie Holz, Stoff und Papier verwendet.
- Körperpflege: Wird in einigen Zahnpasten und Deodorants als Bindemittel und als Viskositätskontrollmittel verwendet.
Fragen:
F: Ist Natriumsilikat giftig?
A: Na2SiO3 kann giftig sein, wenn es in großen Mengen eingenommen oder eingeatmet wird. Es kann Augen, Haut und Atemwege reizen. Wenn jedoch die Sicherheitsrichtlinien eingehalten werden, beispielsweise das Tragen geeigneter persönlicher Schutzausrüstung, ist die Handhabung von Na2SiO3 im Allgemeinen sicher.
F: Wie härtet man Na2SiO3?
A: Na2SiO3 wird gehärtet, indem es Kohlendioxid ausgesetzt wird, wodurch das flüssige Na2SiO3 zu einer harten, glasartigen Substanz erstarrt. Die Aushärtezeit hängt von der Konzentration der Na2SiO3-Lösung sowie der Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Aushärteumgebung ab. Normalerweise dauert es mehrere Tage, bis Na2SiO3 vollständig ausgehärtet ist.
F: Kann man mit Natriumsilikat behandelten Beton überstreichen?
A: Ja, es ist möglich, mit Na2SiO3 behandelten Beton zu überstreichen, aber die Oberfläche muss ordnungsgemäß vorbereitet werden. Das Na2SiO3 muss vollständig aushärten, anschließend muss die Oberfläche vor dem Auftragen der Farbe gereinigt und mit einer geeigneten Grundierung grundiert werden.
F: Wo kann ich in meiner Nähe Natriumsilikat kaufen?
A: Na2SiO3 kann bei Chemielieferanten, Industrielieferanten und Online-Händlern erworben werden. Es ist wichtig sicherzustellen, dass der Lieferant seriös ist und dass das Na2SiO3 von hoher Qualität und für die beabsichtigte Anwendung geeignet ist. Es ist außerdem wichtig, beim Kauf und der Verwendung von Na2SiO3 die richtigen Handhabungs- und Sicherheitsrichtlinien zu befolgen.