Właściwości krzemianu wapnia, struktura, uzyskiwanie, zastosowania

On krzemian wapnia Jest to nazwa przypisana do grupy związków chemicznych utworzonych z tlenku wapnia (CAO) i krzemionki (SIO₂). Ogólny wzór tych związków to XCAO • ysio₂• ZH₂ALBO.

Są żółtawo -białymi lub białymi substancjami stałymi. Mogą być bezwodne, to znaczy bez wody (h₂O) w swojej strukturze lub mogą to zawierać. Są częścią kilku rodzajów minerałów w naturze.

Minerał krzemianu wapnia. Dave Dyet http: // www.Shutterstone.com http: // www.Dyet.com / domena publiczna. Źródło: Wikimedia Commons.

Krzem wapnia są nierozpuszczalne w wodzie, ale przy łączeniu się z tą postacią uwodnione żele (materiały takie jak galaretka), że wtedy, gdy kurdowanie są bardzo twarde, odporne i niemal nieprzepuszczalne.

Spowodowało to jego zastosowanie w branży budowlanej, ponieważ są one stosowane w cemencie, cegieł i panelach izolacyjnych wilgoci. Są one również częścią materiałów do leczenia perforacji w zębach, a nawet zostały zbadane, aby używać ich w regeneracji kości, to znaczy jako biomateriał.

Zaproponowali zmniejszenie zanieczyszczenia wygenerowanego przez niektóre branże metalurgiczne. Są również używane jako generatory tarcia w hamulcach i sprzęgłach pojazdów.

[TOC]

Struktura

Krzemian wapnia może zawierać zmienną ilość tlenku wapnia (CAO) i krzemionki (SIO₂). Jego ogólna formuła to:

XCAO • YSIO₂• ZH₂ALBO

gdzie x, y, y z to liczby, które mogą mieć różne wartości.

Ilość CAO musi wynosić od 3% do 35% (waga na suchej bazie) i zawartość SIO₂ Musi wynosić 50-95% (w suchej masie podstawowej). Mogą być bezwodne (bez wody w swojej strukturze, to znaczy z = 0 w wzorze) lub mogą być uwodnione (z wodą to ich konformacja).

Nomenklatura

• Krzemian wapnia
• Kwas kwasowy sól wapnia
• Tlenek wapnia i krzemowy

Nieruchomości

Stan fizyczny

Bardzo drobna biała lub biała kość solidna.

Waga molekularna

Cao -Sio wapnia bramek₂ lub Casio₃ = 116,16 g/mol

Temperatura topnienia

Casio wapnia bramek₃ = 1540 ° C

Gęstość

Casio wapnia bramek₃ = 2,92 g/cc

Rozpuszczalność

Nierozpuszczalne w wodzie i etanolu.

Ph

Błoto przygotowane z 5% krzemianu wapnia może mieć pH 8,4-12,5.

Inne właściwości

Krzemian wapnia można nawodnić (z wodą w cząsteczce) lub bezwodne (bez wody w cząsteczce) z kilkoma proporcjami wapnia w postaci tlenku Cao i krzemionki w postaci dwutlenku krzemionki Sio₂.

Ma wysoką zdolność absorpcji wody. Cele wapnia (Cao • Sio₂ lub Casio₃) wyróżnia się jego błyskotliwością i bielą, niską wilgotnością, niską zawartością lotnej i dobre.

Może ci służyć: właściwości kajgodowate rozwiązańCasio wapnia bramek₃. Domena Ondřej Mang / pub. Źródło: Wikimedia Commons.

Wśród hydratów krzemianu wapnia wyróżnia się tymi utworzonymi przez dodanie wody do CA₂Sio₅ i do CA₃Sio₅. Produkty nawodnienia tych dwóch związków są najbardziej obfite w niektórych rodzajach cementu.

Uzyskanie

Krzemian wapnia uzyskuje się na kilka sposobów poprzez reakcję materiału krzemionkowego (takiego jak okręgi) i związki wapnia (takie jak wodorotlenek wapnia (CA (OH)₂).

Krzem wapnia można przygotować, na przykład, kalcynowanie tlenku wapnia (CAO) z krzemionką (SIO₂) W wysokich temperaturach.

Gdy reakcja jest dokonywana do przyczyny molowego 1: 1 (oznacza to, że istnieje taka sama liczba cząsteczek Cao niż SIO₂) Powoduje to, że cele wapnia₃ o Cao • sio₂:

CAO + SIO₂ + Ciepło → Casio₃

Aplikacje

W uzyskaniu cegieł

Z krzemianem wapnia, jednostki lub cegły są wytwarzane do budowy. Są one uzyskiwane za pomocą drobnego silelicji i żywego materiału wapna lub nawilżonego CAL. Możesz dodać obojętne pigmenty, aby nadać cegły inny kolor.

Jednostki są formowane pod ciśnieniem i lecz w autoklawie (piekarnik parowy) w temperaturze 170 ° C przez 4-6 godzin. Podczas lekarstwa coś z wapna reaguje z materiałem krzemionkowym, tworząc hydrat krzemianu wapnia, który utrzymuje cegła razem.

Cegły krzemianowe wapnia. Holger.Ellgaard/cc by-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Jednak cegły krzemianowe wapnia mają tendencję do rozszerzania się i kurczenia się bardziej niż cegły gliniane, co czasami może powodować pękanie mur.

To zwróciło uwagę i zostało uznane za potencjalnie niebezpieczne.

W cementu Portland

Krzem wapnia są częścią cementu Portland, który jest materiałem, który jest szeroko stosowany w branży budowlanej.

Cement Portland to cement hydrauliczny, który jest wytwarzany przez materiały rozpylające głównie do uwodnionego krzemian wapnia i obudowy siarczanu wapnia₄ (a więc).

Powierzchnia cementu. Cement zawiera krzemiany wapnia w swoim składzie. Autor: Pexels. Źródło: Pixabay.

Szybko stwardniał z powodu reakcji nawodnienia wytwarzanego przez uwodnione żel krzemian wapnia. Powoduje to silny, gęsty i mały przepuszczalny materiał (który nie pozwala przechodzić wody).

Krzemowe, które zawiera, to krzemian trichalowy CA₃Sio₅ lub 3cao.Sio₂ i Dicalcic Silicato ca₂Sio₄ lub 2cao.Sio₂.

Aby unieruchomić śmieci radioaktywne

Krzem wapnia w cementu mogą się różnić w procentach według wagi. Skład cementu Portland może się zmienić w zależności od rodzaju konstrukcji budowlanej, do której jest przeznaczony.

Może ci służyć: nienasycone węglowodory

Niektóre rodzaje tego cementu są używane do radioaktywnego immobilizacji śmieci, aby nie powodowały uszkodzenia ludzi lub środowiska.

Jako izolator budynków

Krzemian wapnia służy do uzyskania mineralnych płyt piankowych lub izolacji płyt mineralnych.

Arkusze krzemionki wapniowej. ACHIM HERN/CC BY (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Służą one do izolowania ścian wilgoci. Mieszają Cao i Sio₂ W przypadku wody i 3-6% celulozy, co poprawia elastyczność i stabilność krawędzi.

Powstałe błoto wlewa się do form, a następnie ogrzewa się parą pod wysokim ciśnieniem i temperaturą w specjalnym piekarniku z pary zwaną autoklawą.

Rezultatem jest sztywna piana, bardzo drobne pory, które są krojone na arkusze lub deski i jest obróbki specjalnymi dodatkami, aby woda mogła odpierać.

W sektorze budowlanym stosuje się piankę krzemianową wapnia, szczególnie do izolowania ścian i poprawy ochrony wilgoci, jest przydatna, szczególnie w odnowieniu starych budynków.

Zmniejszyć zanieczyszczenie w branży metalurgicznej

Dicálcico silicato ca₂Sio₄ lub 2cao.Sio₂ Stwierdzono to w żużlach lub marnotrawstwo produkcji stali, zastosowano do wytrącania rozpuszczonych metali w kwasach ścieków z innych procesów metalurgicznych.

Osad oznacza, że ​​rozpuszczony metal staje się częścią stałego związku, który trafia na dno pojemnika i można go zebrać.

Niektóre przemysł odpadów ma przydatne krzemiany wapnia w celu wytrącania roztworów kwasowych. Autor: Skeze. Źródło: Pixabay.

CA₂Sio₄ Obecny w stalowym żużlu reaguje z wodą i wytwarza CA (OH)₂ który ma zdolność do zneutralizacji kwasowości kwasowych roztworów metali innych procesów:

2 ca₂Sio₄ + 4 godz₂O → 3cao.2se₂.3H₂O + ca (oh)₂

Oprócz neutralizowania związek krzemianu wapnia może adsorbować niektóre jony metalu m²⁺ Przez wymianę z jonem calcio ca²⁺. Poniżej znajduje się schemat:

≡Si-O-ca + m²⁺ → ≡Si-O-M + Ca²⁺

Stały związek zawierający metal można następnie zastosować do innego celu i nie jest odrzucany. To jest przykład ekologii przemysłowej.

W biomateriałach

Ceramika krzemian wapnia zaczęła próbować biomateriałów od 1990 roku. Zbadano je pod kątem potencjalnego zastosowania w regeneracji tkanki kostnej, ponieważ mają lepszą bioaktywność w stosunku do innych materiałów.

Wynika to z faktu, że mają krzem (SI), który odgrywa istotną rolę w mechanizmach prowadzących do tworzenia się nowej kości.

Może ci służyć: kwas siarkowy (H2SO4)

Cementy oparte na krzemianach wapnia mają zdolność indukowania powłoki fosforanu wapnia/apatytu, gdy są zanurzone w płynach biologicznych i promowanie regeneracji tkanek.

Krzem wapnia mogą funkcjonować jako podstawa biomateriałów, które umożliwiają naprawę kości. https: // www.Scientifanimations.com // cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Z tych powodów jest uważany za odpowiedni materiał do naprawy kości.

W biodentynie

Krzemian wapnia jest częścią biodentyny. Jest to materiał używany do naprawy kolców zębów, reabsorpcji kości i jako wypełniania końca korzeni zębów.

Biodentyna to bioaktywny cement o niewielkiej porowatości, który ma siłę mechaniczną lub twardość większą niż inne materiały i przypomina dentinę.

Krzem wapnia są częścią materiałów, które służą do pokrycia perforacji w zębach. Domena Jak / pub. Źródło: Wikimedia Commons.

Powstaje go trickalowa krzemian (ca₃Sio₅), Dicalcic krzemian (CA₂Sio₅), węglan wapnia (CACO₃) i tlenku Zirchon. Podczas mieszania z wodą krzemiany wapnia tworzą lepki uwodniony żel, który po zestaleniu czasu tworząc twardą konstrukcję.

Wywiera pozytywny wpływ na komórki miazgi zębów i przyspiesza tworzenie mostów w zębinie, gdzie podkreśla wytrzymałość wiązań, mikrod bezpieczeństwa i odporności na kompresję.

Rurka z krzemianem wapnia do leczenia zębów. Shaimaa Abdelatif/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0). Źródło: Wikimedia Commons.

Inne aplikacje

Krzem wapnia są również stosowane jako środki antyapelarne i asystenci filtracji.

Casio wapnia bramek₃ Jest stosowany w ceramice, w urządzeniach, w których wymagane jest pewne tarcia, takie jak hamulce i szpony pojazdów, oraz w uzyskiwaniu metali.

Ze względu na wysoki błyskotliwość i biały casio₃ Jest używany do napełniania farb i tworzyw sztucznych.

Bibliografia

1. Ropp, r.C. (2013). Grupa 14 (C, SI, GE, SN i PB) Związki Ziemi alkalicznej. Krzem wapnia. W encyklopedii alkalicznych związków Ziemi. Odzyskane z naukowym.com.
2. FAO (2015). Krzemian wapnia. Specyfikacje przygotowane na 80^th JECFA (2015) i opublikowane w monografii FAO JECFA 17. Odzyskane z FAO.org.
3. Harrisson, a.M. (2019). Konstytucja i specyfikacja cementu Portland. Hydrat krzemianu wapnia. W Chemii Cementu i Betonu Lea (wydanie piąte). Odzyskane z naukowym.com.
4. Gellert, r. (2010). Nieorganiczne materiały mineralne do izolacji w budynkach. Pianka krzemianowa i piana mineralna. W materiałach do wydajności energetycznej i komfortu termicznego w Bildings. Odzyskane z naukowym.com.
5. Goudouri, O-M. i in. (2016). Cgarakteryzowanie zachowania degradacji rusztowań bioceremicznych. Apatytowe/wllastonite rusztowania. W charakterystyce i projektowaniu rusztowań tkankowych. Odzyskane z naukowym.com.
6. Rani, str. i in. (2019). Pulpa dentystyczna ograniczająca nanokompozyty. Biodentyna. W zastosowaniach materiałów nanokompozytowych w stomatologii. Odzyskane z naukowym.com.
7. Ingham, J.P. (2013). Produkty betonowe. Jednostki krzemianowe wapnia. W geomateriałach pod mikroskopem. Odzyskane z naukowym.com.
8. Eyovan, m.Siema. I Lee, W.I. (2005). Immobilizacja odpadów radioaktywnych w cemencie. Cement hydrauliczny. We wstępie do unieruchomienia odpadów nuklearnych. Odzyskane z naukowym.com.
9. Ramachandra Rao, S. (2006). Odzyskiwanie zasobów i recykling z odpadów metalurgicznych. Krzemian wapnia jako strątnia dla rozpuszczonych metali. W serii zarządzania odpadami. Odzyskane z naukowym.com.
10. Prati, c. i Gandolfi, m.G. (2015). Bioaktywne cementy krzemianu wapnia: perspektywy biologiczne i zastosowania kliniczne. Dent Mater, 2015 AP; 31 (4): 351-70. NCBI odzyskało.NLM.Nih.Gov.