Формула жидкого стекла. Определение и технические характеристики жидкого стекла

Формула жидкого стекла. Определение и технические характеристики жидкого стекла

Жидкое стекло – это особый материал, изобретенный немецкими химиками еще в XIX веке. Если говорить простым языком, это продукт химической реакции, возникающей между кремниевой кислотой и различными силикатами щелочных металлов – натрия, калия и лития. Со временем стало понятно, что наиболее распространенным станет именно натриевый состав, так как его свойства и стоимость удовлетворяют большинство потребителей. Калиевое жидкое стекло стоит дороже, так как технология его производства более затратная, однако и эффект от применения лучше. Вариант производства жидкого стекла из лития практически не получил распространения.

Итак, после реакции взаимодействия кремниевой кислоты с силикатом натрия или калия получается вязкая, прозрачная, иногда с белесым или зеленоватым оттенком масса. На открытом воздухе эта масса быстро застывает с образованием стеклоподобного полимера, формулу которого вы легко сможете найти в Википедии. К характеристикам данного полимера можно отнести:

• гидрофобность – застывший материал не пропускает влагу;
• растворимость – незастывшая масса легко растворяется в чистой воде;
• клейкость – масса обладает высокой адгезией к самым разным поверхностям;
• защита от грибка и плесени – силикаты отличаются отличными дезинфицирующими качествами;
• термостойкость – застывшая субстанция не боится высоких температур и открытого пламени;
• прочность – масса достаточно прочна на сжатие;
• антистатичность – получающаяся пленка не накапливает статическое электричество;
• термоизоляционные качества – полимер плохо передает тепло.

Выяснив все перечисленные особенности и характеристики, люди быстро поняли, что данный материал имеет большое будущее в строительстве , производстве и других областях человеческой деятельности. С тех пор приступили к массовому производству жидкого стекла и изучению путей его практического применения. Сначала для этого использовали стеклоплавильные печи, однако со временем производство переместилось в автоклавные камеры, где под высоким давлением удается добиться более высокого класса и качеств получаемого продукта.

Важно! В сети гуляет множество рецептов производства жидкого стекла в домашних условиях. Мы рассмотрели некоторые из них и пришли к выводу, что сделать что-то сравнимое по качеству и затратам с заводским материалом, изготовленным в соответствие с ГОСТ, у вас все равно не получится.

Формула жидкого стекла в химии. Жидкое стекло

Жидкое стекло также широко известно как силикатный клей ( торговое название ).

Впервые жидкое стекло получил в 1818 году немецкий химик и минералог Иоганн Непомук фон Фукс действием щелочей на кремниевую кислоту .

В настоящее время жидкое стекло получают обработкой в автоклаве кремнезёмсодержащего сырья концентрированными растворами едкого натра или сплавлением кварцевого песка с содой . Известны также способы получения жидкого стекла, основанные на прямом растворении кремнистого сырья ( опоки , трепелы , диатомиты и другие) в растворах щелочей при атмосферном давлении и относительно невысокой температуре (температура кипения раствора щелочи).

Характеристикой химического состава жидкого стекла является силикатный модуль. Модуль показывает отношение содержащегося в жидком стекле оксида кремния к оксиду натрия или калия и характеризует выход кремнезёма в раствор. По величине силикатного модуля о качестве жидкого стекла не судят, но в некоторых технологических прописях присутствуют указания к использованию конкретного модуля, когда конечный продукт напрямую зависит от количественного соотношения данных оксидов.

Жидкое стекло растворимо в воде, вследствие гидролиза этот раствор имеет щелочную реакцию. В зависимости от концентрации водных растворов значение рН равно 10-13. Плотность и вязкость растворов жидкого стекла зависят от концентрации раствора, температуры и соотношения кремнекислоты к щелочи. Натриевое жидкое стекло (силикатная глыба) разжижается при температуре 590…670 °C. Отвердевшая плёнка жидкого стекла растворима в воде. Регидролиз снижается при реакции с ионами металлов (образуются нерастворимые силикаты ), или при нейтрализации кислотой (образуется нерастворимый гель кремнекислоты ). При химической реакции жидкого стекла с амфотерной металлической крошкой , базовыми оксидами металлов , алюминатами , цинкатами и плюмбатами образуются труднорастворимые силикаты в смеси с кремниевым гелем. Отвердевшая плёнка под воздействием влаги и углекислого газа воздуха теряет свои свойства и образуется белый осадок щелочного карбоната.

Растворы жидкого стекла несовместимы с органическими веществами (кроме сахара , алкоголя и мочевины ), с жидкими искусственными смолистыми дисперсиями происходит коагуляция как органической коллоидной системы, так и силикатного раствора. Растворы спиртов, альдегидов, кетонов, аммиака и солевые растворы производят эффект «высаливания».

Областей применения жидкого стекла очень много. Его, в частности, применяют для изготовления кислотоупорного и гидроупорного цемента и бетона, для пропитывания тканей, приготовления огнеупорных красок и покрытий по дереву ( антипирены ), укрепления слабых грунтов , в качестве клея для склеивания целлюлозных материалов, в производстве электродов , при очистке растительного и машинного масла и др.

В сочетании со спиртом и самым мелким песком используют для создания «керамических» или оболочковых форм , в которые после прокаливания до 1000 °C отливают металлические изделия.

Жидкое стекло используется в буровых растворах , образуя нерастворимые соединения (так называемая «силикатизация» поверхности).

Жидкое стекло применение в творчестве. Жидкое стекло: история возникновения и состав

Что такое жидкое стекло вы можете не знать, но пользовался им каждый. Хотя бы раз вам приходилось пользоваться силикатным клеем. Он продается в любом магазине канцелярских товаров. А ведь это и оно и есть. Удивительно то, что более двухсот лет тому назад люди разработали состав, который по сей день не менялся. А родиной изобретения является Германия. Там жил химик Ян Непомук фон Фукс, который занимался изучением силикатов и их свойств. Именно он смешал щелочной силикат с кремниевой кислотой.

В результате реакции наблюдалось схватывания смеси. Итог – формирование вязкой субстанции. Но если ее оставить на открытом воздухе, образуется твердое вещество, похожее на стекло, так как остается прозрачным. Однако производственный процесс выглядит сложнее, ведь составляющие приходится получать дополнительно. В чистом виде в природе они не встречаются. Требовалось разогреть кварцевый песок до полного расплавления. Применялись стеклоплавильные печи. Но после добавляли уголь и соду (сульфат натрия).

Состав жидкого стекла до сих пор неизменен. Однако печи стали усовершенствованные. Сейчас это автоклав, где точка кипения субстанции выше, что позволяет добиться лучших характеристик готового продукта. Но главное, что спустя два века эта технология до сих пор работает, и заменять ее другой, более дорогостоящей нет смысла. Жидкое стекло – это материал, используемый не только в строительстве. Есть масса производств, где требуется улучшить качество производимой продукции, и оно прекрасно дает это сделать практически без удорожания.

Формула жидкого стекла силикатного клея. Силикатный клей, что это такое

Силикатный клей иначе называют жидким стеклом или канцелярским клеем. Изначально он использовался для склейки бумаги, но потом стал применяться шире, войдя в состав некоторых строительных смесей. У этого средства много преимуществ, но использовать такой клей нужно только по назначению.

Что такое и как производится

Жидкое стекло представляет собой водный щелочной водный раствор кремнеземов, являющихся стекловидными силикатами. На вид силикатный клей прозрачный, жёлто-зеленоватого оттенка. На ощупь клеевая масса плотная, в незастывшем состоянии напоминает желе. Клей однороден, в идеале без посторонних частиц.
Известны 2 технологии выработки жидкого стекла:

• силикаты соединяются с гидроксидом калия, натрия и лития;
• пищевая сода расплавляется с кварцевым песком.

Химическая формула вещества сложная. Она варьируется исходя из доминирующего компонента – калия или натрия. Литий используется довольно редко. Эти элементы наделяют жидкое стекло клейкими свойствами. Некоторые производители добавляют ароматизаторы, чтобы клей приятно пах.

Особенности жидкого стекла

Благодаря специальному составу клей быстро проникает в пористые и твёрдые материалы, отдаёт влагу и делает изделие плотнее. Кроме того, он обладает и такими свойствами:

• во время вспенивания не проводит тепло, поэтому используется при создании теплосберегающих материалов;
• негорючий, добавляется в состав огнеупорных материалов;
• выдерживает высокие температуры, для некоторых видов «потолок» составляет более 1000 C⁰;
• устойчив к любым температурным перепадам.

Что касается времени засыхания, полностью процесс проходит за одни сутки. Первоначальное застывание длится около 10 минут. Срок отверждения изменчив и зависит от введения прочих химических веществ в состав или добавления клея в смеси для строительства.

Где применяется

Силикатный клей используется в быту и промышленном производстве. В основном им склеивают бумагу, картон. Клей дома можно использовать для удаления нагара с посуды. Достаточно растворить его с водой и получившуюся жидкость вскипятить в кастрюле или на сковороде, а затем очистить мягкой губкой.
Среди прочих сфер применения:

• добавление в строительные антисептики, чтобы наделить их противоплесневыми свойствами;
• обработка печей и труб;
• повышение уровня влагостойкости стыков, оснований, швов и защита их от потери формы;
• изготовление грунтовки или штукатурки;
• монтаж подвесных потолков и т.д.

Купить силикатный клей можно в нашем интернет-магазине, стоит недорого. Это вещество активно используется уже 2 столетия. Сегодня на рынке есть более качественные составы клеевых смесей, однако жидкое стекло производится до сих пор. И всё это благодаря уверенности в надёжности использования.

Формула поташа. Карбонат калия

Карбонат калия (пищевая добавка Е501i)— средняя соль калия и угольной кислоты с химической формулой K₂CO₃. Внешне выглядит как белое кристаллическое вещество, хорошо растворим в воде. Водные растворы карбоната калия присоединяют углекислый газ с образованием гидрокарбоната калия. С двуокисью серы водные растворы реагируют с образованием гидросульфита калия и двуокиси углерода.

Пищевая добавка Е501(i) относится к стабилизаторам, разрыхлителям и регуляторам кислотности искусственного происхождения, используется в технологических целях в процессе производства пищевых продуктов.

Различают два типа применяемых в пищевой промышленности карбонатов калия:

• Е501(i) Карбонат калия с формулой K₂CO₃;
• Е501(ii) Гидрокарбонат калия с формулой KHCO₃.

Карбонат калия получают путём химического воздействия углекислого газа на гидроксид калия (каустический поташ). Гидрокарбонат калия — взаимодействием карбоната калия с диоксидом углерода.

Историческая справка

На Руси поташ добывали ещё с 16 века, он считалась достаточно ценным веществом. Однажды, в 1660 году, при угрозе нападения татар, боярин Морозов даже написал указ, что бы все крестьяне прятали и закапывали поташ, но только в такие ямы, «где б вода не была, на высоких местах», что бы хорошо растворимая соль не ушла в почву. Изготавливали поташ следующим способом: древесную золу обрабатывали горячей водой в деревянных корытах, и получившимся раствором поливали горящий костёр, но так, что бы его не потушить. Костёр упаривался и на дне крупным слое кристаллизовался поташ, который затем выдалбливали ломами и закупоривали в бочки. Для получения килограмма поташа требовалось около двух кубометров древесины, поэтому в те времена лес часто выжигали целыми посадками. Для получения поташа использовали древесину только некоторых пород дерева: клён, сосну, берёзу, так как в них наибольшее содержание карбоната калия.

На производство поташа ещё Пётр Ⅰ в 1721 году установил монополию: «Нигде никому отнюдь поташа не делать и никому не продавать под страхом ссылки в вечную каторжную работу». С целью сбережения леса, поскольку вводил технологию производства поташа из «худых бочек, сучьев и прочих обрезков» то есть вторичная переработка.

Получение

Карбонат калия получают:

• как побочный продукт получается при переработке нефелинов;
• путём электролиза хлорида калия, в результате чего образуется гидроксид калия, который, вступая в реакцию с углекислым газом, образует воду и карбонат калия:

2KOH + CO₂→ K₂CO₃+ H₂O;

• воздействием CO₂на раствор гидроксида калия.

Для использования в качестве удобрения, поташ получают из щёлока при выщелачивании водой золы из злаков или водорослей, так как именно карбоната калия больше всего в растворимой части растительных остатков (белая «зола» от костра — в основном поташ). Принцип добычи: в глиняный обожжённый сосуд с небольшим отверстием на дне насыпали золу и слегка утрамбовывали. Потом его заливали определённым количеством воды. Воду, прошедшую через сосуд, тщательно собирали и ею заливали следующую партию. И так до тех пор, пока жидкость не приобретала сиропообразную консистенцию. После лишнюю жидкость выпаривали в металлической посуде и получали поташ.

Применение

Карбонат калия применяют:

• для изготовления жидкого мыла;
• для производства пигментов;
• для производства хрустального, оптического или тугоплавкого стекла;
• крашения;
• для выращивания сельскохозяйственных культур (соли калия являются хорошим удобрением для растений);
• в фотографии как элемент проявителей;
• в качестве добавки в строительный раствор и бетон для уменьшения температуры замерзания (даёт белые пятна, поэтому разрабатываются специальные противоморозные присадки, не дающие разводов);
• для производства других соединений калия;
• как поглотитель сероводорода при очистке газов;
• как обезвоживающий агент;
• зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е501.

Польза и вред

Пищевая добавка Е501(i) способна восполнять запасы калия. Калий — основной внутриклеточный ион, играет важную роль в регуляции различных функций организма. Хорошо абсорбируется в стенки пищеварительной системы. Элиминируется естественным путём.

Рекомендуется соблюдать осторожность при болезнях почек, желудочно-кишечного тракта, сердечной недостаточности. При работе с взвесью Е501(i) необходимо соблюдать технику безопасности (при вдыхании мелких крупиц вещества может возникать раздражение и отёчность; при попадании на кожу возможны аллергическая сыпь и экзема — рекомендуется сразу промыть водой поражённое место). Имеет ряд противопоказаний для использования в детском питании.

В продуктах питания содержится в безопасном количестве.

Видео определение силикатного модуля жидкого стекла методом титрования