ケイ酸ナトリウム (Na2SiO3) は、ナトリウム、ケイ素、酸素からなる化合物です。洗剤、接着剤、シリカゲルの製造など、多くの用途があります。
| IUPAC名 | メタケイ酸ナトリウム |
| 分子式 | Na2SiO3 |
| CAS番号 | 6834-92-0 |
| 同義語 | 水ガラス、水ガラス、可溶性ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムガラス、メタケイ酸ナトリウム |
| インチチ | InChI=1S/2Na.O3Si/c;;1-4(2)3/q2*+1;-2 |
ケイ酸ナトリウムの性質
ケイ酸ナトリウムの配合
ケイ酸ナトリウムの式は Na2SiO3 で、化合物の各単位に 2 つのナトリウム原子、1 つのケイ素原子、および 3 つの酸素原子が含まれていることを示します。ケイ酸ナトリウムは、ポリマーアニオン中の SiO2 単位の数に応じて、Na2O・nSiO2 や Na2SiO4 などの他の式でも知られています。ケイ酸ナトリウムの式は、その化学的特性を理解し、分子量と分子量を計算するために重要です。
ケイ酸ナトリウムのモル質量
Na2SiO3 のモル質量は約 122.06 g/mol です。これは、化合物中に存在するナトリウム (22.99 g/mol)、シリコン (28.09 g/mol)、および酸素 (16.00 g/mol) の原子量を加算することによって計算されます。モル質量は、反応に必要な化合物の量を決定するのに役立つため、Na2SiO3 にとって重要な特性です。
ケイ酸ナトリウムの沸点
Na2SiO3 の沸点は単一の値ではなく、温度範囲です。工業用途で一般的に使用される Na2SiO3 溶液の沸点範囲は 100 ～ 110°C です。 Na2SiO3 の沸点は、その濃度、純度、不純物の存在などの要因によって異なります。
ケイ酸ナトリウムの融点
Na2SiO3 は通常の状態では固体化合物として存在しないため、明確な融点がありません。それは通常、粉末、顆粒、または塊の形の固体状態で見られます。これらの固体形態の Na2SiO3 は異なる融点を持ち、その融点はその組成と製造方法によって異なります。
ケイ酸ナトリウムの密度 g/mL
Na2SiO3 溶液の密度は、その濃度によって異なります。濃度 20% の Na2SiO3 溶液の密度は約 1.14 g/mL ですが、濃度 40% の溶液の密度は約 1.34 g/mL です。固体の Na2SiO3 の密度は、その純度と粒子サイズに応じて、2.3 g/mL から 2.6 g/mL まで変化します。
ケイ酸ナトリウムの分子量
Na2SiO3 の分子量は重量式としても知られ、化合物に存在するすべての原子の原子量の合計です。 Na2SiO3 の分子量は約 122.06 g/mol です。化合物の分子量を知ることは、特定の反応に必要な化合物の量を決定するために不可欠です。
ケイ酸ナトリウムの構造
ケイ酸ナトリウムは、ナトリウムカチオンとポリマーケイ酸アニオンから構成される無機化合物です。ケイ酸ナトリウムの構造は、その組成と製造方法によって異なります。一般に式 Na2O・nSiO2 で表され、n はポリマーアニオン中の SiO2 単位の数を表します。高分子ケイ酸アニオンは、ケイ素原子と酸素原子が四面体に配位した三次元網目構造をとります。
| 外観 | 無色または白色の固体、液体または粉末 |
| 比重 | 1.4～1.6 |
| 色 | 無色 |
| 匂い | 無臭 |
| モル質量 | 122.06 g/モル |
| 密度 | 1.14～1.34 g/mL (溶液); 2.3～2.6g/mL（固体） |
| 融合点 | 明確な融点がない |
| 沸点 | 100～110℃（溶液） |
| フラッシュドット | 適用できない |
| 水への溶解度 | 可溶性 |
| 溶解性 | 水とエタノールに溶けます。メタノールとアセトンにわずかに溶ける |
| 蒸気圧 | 適用できない |
| 蒸気密度 | 適用できない |
| pKa | ~9.8 |
| pH | 11-12 (解決策) |
ケイ酸ナトリウムの安全性と危険性
Na2SiO3 は正しく扱わないと危険です。これは腐食性化合物であり、接触すると重度の皮膚や目に炎症を引き起こす可能性があります。 Na2SiO3 の粉塵やミストを吸入すると、呼吸器への刺激や肺の損傷を引き起こす可能性があります。 Na2SiO3 溶液もアルカリ性が高いため、皮膚や粘膜に化学火傷を引き起こす可能性があります。 Na2SiO3 を取り扱うときは、手袋や保護眼鏡などの適切な個人用保護具を着用してください。皮膚や目に入った場合は、すぐに水で洗い流す必要があります。 Na2SiO3 も、不適合物質から離れた、涼しく乾燥した換気の良い場所に保管する必要があります。
| ハザードシンボル | 腐食性、刺激性 |
| セキュリティの説明 | 小児の手の届かない場所に保管。目、皮膚、衣類との接触を避けてください。保護手袋/保護服/保護眼鏡/保護面を着用してください。皮膚に付着した場合: 多量の水で洗い流してください。目に入った場合: 水で数分間注意深く洗い流してください。コンタクトレンズがあれば、それが簡単に外せます。すすぎを続けます。飲み込んだ場合: 口をすすぐ。嘔吐を誘発しないでください。気分が悪くなった場合は、中毒センターまたは医師に連絡してください。 |
| 国連識別番号 | UN2922、UN1824 |
| HSコード | 2839.90.90 |
| 危険等級 | 8 |
| 梱包グループ | Ⅲ |
| 毒性 | LD50 (経口、ラット) = 1.280 mg/kg; LC50 (吸入、ラット) >2.28 mg/L/4h |
ケイ酸ナトリウムの合成方法
Na2SiO3 を合成するにはいくつかの方法が存在します。
一般的な方法は、シリカと炭酸ナトリウムを高温で融合させることであり、副生成物として Na2SiO3 と二酸化炭素が生成されます。
別の方法には、高圧容器内で高温で水酸化ナトリウムとシリカを反応させることが含まれます。目的の濃度を得るには、高濃度の Na2SiO3 溶液を水で希釈します。
3番目の方法は、水酸化ナトリウム溶液にシリカゲルを溶解し、加熱、撹拌して反応を促進させる方法です。この方法では、無色透明の Na2SiO3 溶液が生成されます。
マイクロ波放射により反応物が加熱され、Na2SiO3 が合成されます。
これらの方法では、従来の合成方法よりも高い純度および収率で Na2SiO3 が生成されます。
さらに、いくつかの研究では、もみ殻灰やサトウキビバガス灰などの再生可能資源を Na2SiO3 合成用のシリカ源として使用することを検討しており、これにより、より持続可能な生産アプローチが提供されます。
ケイ酸ナトリウムの用途
Na2SiO3 は、さまざまな業界で多くの用途がある多用途化合物です。 Na2SiO3 の一般的な用途には次のようなものがあります。
- 接着剤・バインダー：段ボール、段ボール、合板などの様々な用途でバインダーとして使用されます。
- 洗剤と石鹸: アルカリ性緩衝剤および再付着防止剤として洗濯洗剤に使用されます。
- 水処理: 凝集剤および腐食防止剤として水処理に使用されます。
- 建設: コンクリート硬化剤および土壌安定剤としても使用されます。
- セラミック: セラミック製造のバインダーとして使用されます。
- 繊維および紙: 製紙におけるサイズ剤として、また繊維における難燃剤として使用されます。
- 自動車: 自動車産業でシーラントおよび冷却剤添加剤として使用されます。
- 農業: 植物の成長を促進するための葉面散布として、また土壌の圧縮を軽減し保水性を高めるための土壌改良剤として使用されます。
- 防火：木、布、紙などのさまざまな素材に難燃剤として使用されます。
- パーソナルケア: 一部の歯磨き粉や消臭剤の結合剤および粘度調整剤として使用されています。
質問:
Q: ケイ酸ナトリウムには毒性がありますか?
A: Na2SiO3 は、大量に摂取または吸入すると有毒になる可能性があります。目、皮膚、呼吸器系を刺激する可能性があります。ただし、適切な個人用保護具を着用するなど、安全ガイドラインに従って使用する場合、Na2SiO3 は一般に安全に取り扱うことができます。
Q: Na2SiO3 を硬化するにはどうすればよいですか?
A: Na2SiO3 は二酸化炭素にさらすことで硬化します。これにより、液体の Na2SiO3 が固化して硬いガラス状の物質になります。硬化時間は、Na2SiO3 溶液の濃度および硬化環境の温度と湿度によって異なります。通常、Na2SiO3 が完全に硬化するには数日かかります。
Q: ケイ酸ナトリウムで処理されたコンクリートの上に塗装できますか?
A: はい、Na2SiO3 で処理されたコンクリートの上に塗装することは可能ですが、表面を適切に準備する必要があります。 Na2SiO3 は完全に硬化する必要があり、塗料を塗布する前に表面を洗浄し、適切なプライマーで下塗りする必要があります。
Q: 近くでケイ酸ナトリウムを購入できる場所はどこですか?
A: Na2SiO3 は、化学品供給業者、工業供給業者、オンライン小売業者から購入できます。サプライヤーが信頼できるものであり、Na2SiO3 が高品質で、意図した用途に適していることを確認することが重要です。 Na2SiO3 を購入および使用する場合は、適切な取り扱いと安全ガイドラインに従うことも重要です。