KALTSYUM SILICATE: MGA KATANGIAN, ISTRAKTURA, PAGKUHA, GINAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang calcium silicate ay ang pangalan na itinalaga sa isang pangkat ng mga kemikal na compound na nabuo mula sa calcium oxide (CaO) at silica (SiO ₂ ). Ang pangkalahatang pormula ng mga compound na ito ay xCaO • ySiO ₂ • zH ₂ O.

Ang mga ito ay puti o dilaw na puting solido. Maaari silang maging anhydrous, iyon ay, nang walang tubig (H ₂ O) sa kanilang istraktura, o maaari silang maglaman nito. Ang mga ito ay bahagi ng ilang mga uri ng mineral sa likas na katangian.

Kaltsyum silicate mineral. Dave Dyet http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / Public domain. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang mga silicates ng calcium ay hindi matutunaw sa tubig ngunit kapag sumali ito ay bumubuo sila ng mga hydrated gels (mga materyales tulad ng gelatin) na, pagkatapos ng curdling, ay napakahirap, lumalaban at halos hindi tinatagusan ng tubig.

Ito ay humantong sa kanilang paggamit sa industriya ng konstruksyon, dahil ginagamit ang mga ito sa semento, mga bricks at mga panel na may kahalumigmigan. Ang mga ito ay bahagi din ng mga materyales upang pagalingin ang perforations sa ngipin at kahit na pinag-aralan para magamit sa pagbabagong-buhay ng mga buto, iyon ay, bilang isang biomaterial.

Iminungkahi silang bawasan ang polusyon na nabuo ng ilang mga metalurhiko na industriya. Ginagamit din ang mga ito bilang mga generator ng friction sa mga preno at klats ng sasakyan.

Istraktura

Ang calcium silicate ay maaaring maglaman ng isang variable na dami ng calcium oxide (CaO) at silica (SiO ₂ ). Ang pangkalahatang pormula nito ay:

xCaO • Ysio ₂ • zH ₂ O

kung saan ang x, y, at z ay mga numero na maaaring magkaroon ng iba't ibang mga halaga.

Ang halaga ng CaO ay dapat na nasa pagitan ng 3% at 35% (sa timbang sa tuyo na batayan) at ang nilalaman ng SiO _{2 ay} dapat na nasa pagitan ng 50-95% (sa timbang sa tuyo na batayan). Maaari silang maging anhydrous (nang walang tubig sa istraktura nito, iyon ay, z = 0 sa pormula) o maaari silang maging hydrated (na may tubig ang pagsasaayos nito).

Pangngalan

• Silicate na silicate
• Silicic acid salt salt
• Kaltsyum oksido at silikon

Ari-arian

Pisikal na estado

Napakahusay na puti o off-white solid.

Ang bigat ng molekular

Natutukoy ang kaltsyum na caO • SiO ₂ o CaSiO ₃ = 116.16 g / mol

Temperatura ng pagkatunaw

Kaltsyum Metasilicate CaSiO ₃ = 1540 ° C

Density

Kaltsyum Metasilicate CaSiO ₃ = 2.92 g / cc

Solubility

Hindi matutunaw sa tubig at ethanol.

pH

Ang isang putik na inihanda na may 5% calcium silicate ay maaaring magkaroon ng isang pH na 8.4-12.5.

Iba pang mga pag-aari

Ang silikula ng silikon ay maaaring i-hydrated (na may tubig sa molekula) o anhydrous (walang tubig sa molekula) na may iba't ibang mga proporsyon ng calcium sa anyo ng calcium oxide CaO at silica sa anyo ng silica dioxide SiO ₂ .

Mayroon itong mataas na kapasidad ng pagsipsip ng tubig. Ang calcium metasilicate (CaO • SiO ₂ o CaSiO ₃ ) ay nakatayo para sa kanyang katalinuhan at kaputian, mababang kahalumigmigan, mababang pabagu-bago ng nilalaman at mahusay na pagsipsip ng langis.

CaSiO ₃ calcium metasilicate . Ondřej Mangl / Public domain. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Kabilang sa calcium hydricate hydrates, ang mga nabuo sa pamamagitan ng pagdaragdag ng tubig sa Ca ₂ SiO ₅ at Ca ₃ SiO ₅ ay nakikilala . Ang mga produktong hydration ng dalawang compound na ito ay ang pinaka-sagana sa ilang mga uri ng semento.

Pagkuha

Ang sodium silicate ay ginawa sa iba't ibang mga paraan sa pamamagitan ng pag-reaksyon ng siliceous material (tulad ng diatomaceous earth) at calcium compound (tulad ng calcium hydroxide (Ca (OH) ₂ ).

Maaaring ihanda ang kaltsyum silikon halimbawa halimbawa sa pamamagitan ng pag-caline ng calcium oxide (CaO) na may silica (SiO ₂ ) sa nakataas na temperatura.

Kung isinasagawa ang reaksyon sa isang 1: 1 molar ratio (nangangahulugan ito na mayroong parehong bilang ng mga molekulang CaO bilang SiO ₂ ), ang metilisikong kaltsyum na CaSiO ₃ o CaO • SiO _{2 na mga resulta} :

CaO + SiO ₂ + init → CaSiO ₃

Aplikasyon

Sa pagkuha ng mga brick

Sa pamamagitan ng calcium silicate unit o brick para sa konstruksiyon ay ginawa. Nakuha ang mga ito gamit ang pinong siliceous material at quicklime o hydrated dayap. Ang mga inert pigment ay maaaring idagdag upang mabigyan ang iba't ibang kulay ng ladrilyo.

Ang mga yunit ay hinuhubog sa ilalim ng presyon at gumaling sa isang autoclave (steam oven) sa 170 ° C sa loob ng 4-6 na oras. Sa panahon ng pagpapagaling ng ilan sa dayap ay gumanti kasama ang siliceous na materyal upang makabuo ng isang calcium silicate hydrate, na magkakasamang humawak ng ladrilyo.

Kaltsyum silicate bricks. Holger.Ellgaard / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Gayunpaman, ang calcium silicate bricks ay may posibilidad na palawakin at pag-urong nang higit pa kaysa sa mga brick ng luad, na kung minsan ay maaaring maging sanhi ng pag-crack ng pagmamason.

Ito ay nakakaakit ng pansin at sila ay itinuturing na potensyal na mapanganib.

Sa semento ng Portland

Ang mga silicate ng calcium ay bahagi ng semento ng Portland, na kung saan ay isang malawak na ginagamit na materyal sa industriya ng konstruksyon.

Ang semento ng Portland ay isang semento ng haydroliko na gawa ng pag-spray ng mga materyales na nabuo pangunahin ng hydrated calcium silicates at calcium sulfate CaSO ₄ (dyipsum).

Ibabaw sa semento. Ang semento ay naglalaman ng calcium silicates sa komposisyon nito. May-akda: Mga pexels. Pinagmulan: Pixabay.

Mabilis itong tumigas dahil sa reaksyon ng hydration na bumubuo ng isang hydrated calcium silicate gel. Nagreresulta ito sa isang malakas, siksik at mahina na natatagusan na materyal (na hindi hinahayaan ang tubig).

Ang silicates na nilalaman nito ay tricalcium silicate Ca ₃ SiO ₅ o 3CaO.SiO ₂ at dicalcium silicate Ca ₂ SiO ₄ o 2CaO.SiO ₂ .

Upang ma-immobilize ang radioactive na basura

Ang calcium silicates sa semento ay maaaring mag-iba sa kanilang porsyento ayon sa timbang. Ang komposisyon ng Portland semento ay maaaring magbago depende sa uri ng istraktura ng konstruksyon na kung saan ito ay inilaan.

Ang ilang mga uri ng semento na ito ay ginagamit para sa immobilisasyon ng radioactive basura upang hindi ito magdulot ng pinsala sa mga tao o sa kapaligiran.

Bilang isang insulator para sa mga gusali

Ang calcium silicate ay ginagamit upang makakuha ng mineral foam boards o insulating mineral boards.

Kaltsyum silicate sheet. Achim Hering / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang mga ito ay nagsisilbing insulate ang mga pader mula sa kahalumigmigan. Ang CaO at SiO ₂ ay halo-halong may tubig at 3-6% cellulose ay idinagdag, na nagpapabuti sa kakayahang umangkop at katatagan ng mga gilid.

Ang nagresultang putik ay ibinubuhos sa mga hulma at pagkatapos ay pinainit ng singaw sa mataas na presyon at temperatura sa isang espesyal na steam oven na tinatawag na isang autoclave.

Ang resulta ay isang matigas, napakahusay na pored foam na pinutol sa mga sheet o board at ginagamot sa mga espesyal na additives upang maaari itong maitaboy ng tubig.

Ang kaltsyum silicate foam ay ginagamit sa sektor ng konstruksyon, lalo na sa mga pader ng insulto at pagbutihin ang proteksyon laban sa kahalumigmigan, pagiging kapaki-pakinabang lalo na sa pagsasaayos ng mga lumang gusali.

Upang mabawasan ang polusyon sa industriya ng metalurhiko

Ang Dicalcium silicate Ca ₂ SiO ₄ o 2CaO.SiO _{2 na} natagpuan sa slag o basura mula sa produksiyon ng bakal ay ginamit upang mapahamak ang natunaw na mga metal sa mga acid effluents mula sa iba pang mga proseso ng metalurhiko.

Ang ibig sabihin ng precipitating na ang natunaw na metal ay nagiging bahagi ng isang solidong tambalang pumupunta sa ilalim ng lalagyan at maaaring makolekta.

Ang ilang mga basura mula sa industriya ng asero ay may calcium silicates na kapaki-pakinabang para sa pag-urong ng mga metal mula sa acidic solution. May-akda: Skeeze. Pinagmulan: Pixabay.

Ang Ca ₂ SiO _{4 na} naroroon sa bakal na slag ay tumutugon sa tubig at gumagawa ng Ca (OH) ₂ na may kakayahang neutralisahin ang kaasiman ng mga solusyon sa acid ng mga metal mula sa iba pang mga proseso:

2 Ca ₂ SiO ₄ + 4 H ₂ O → 3CaO. 2SiO ₂ .3H ₂ O + Ca (OH) ₂

Bilang karagdagan sa pag-neutralize, ang calcium silicate compound ay maaaring mag-adorb ng ilan sa mga M ²⁺ metal ions sa pamamagitan ng pagpapalitan ng calcium ion Ca ²⁺ . Narito ang isang balangkas:

≡Si-O-Ca + M ²⁺ → ≡Si-OM + Ca ²⁺

Ang solidong compound na naglalaman ng metal ay maaaring magamit para sa isa pang layunin at hindi itinapon. Ito ay isang halimbawa ng ekolohiya sa industriya.

Sa mga biomaterial

Ang kaltsyum ng silicate keramika ay nagsimulang masuri bilang biomaterial mula pa noong 1990. Natutunan sila para sa kanilang potensyal na paggamit sa pagbabagong-buhay ng tisyu ng buto dahil nagtataglay sila ng higit na bioactivity kaysa sa iba pang mga materyales.

Ito ay maiugnay sa katotohanan na mayroon silang silikon (Si), na gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga mekanismo na humantong sa pagbuo ng bagong buto.

Ang mga semento na nakabase sa kaltsyum ay may kakayahang mag-udyok sa pagbuo ng isang calcium phosphate / apatite coating kapag nalubog sa biological fluid at magsusulong ng pagbabagong-anyo ng tisyu.

Ang silicates ng calcium ay maaaring gumana bilang isang batayan para sa mga biomaterial na nagpapahintulot sa pag-aayos ng mga buto. https://www.scientificaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Para sa mga kadahilanang ito ay isinasaalang-alang bilang isang angkop na materyal para sa pagkumpuni ng buto.

Sa biodentine

Ang calcium silicate ay bahagi ng biodentin. Ito ay isang materyal na ginagamit upang ayusin ang perforations ng ngipin, mga resorption ng buto at bilang pagpuno para sa pagtatapos ng mga ugat ng mga ngipin.

Ang Biodentin ay isang semento ng bioactive na may mababang porosity na may mas malaking mekanikal na lakas o katigasan kaysa sa iba pang mga materyales at kahawig ng dentin.

Ang mga silicates ng calcium ay bahagi ng mga materyales na ginamit upang masakop ang mga perforation sa mga ngipin. Jak / Pampublikong domain. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Binubuo ito ng tricalcium silicate (Ca ₃ SiO ₅ ), dicalcium silicate (Ca ₂ SiO ₅ ), calcium carbonate (CaCO ₃ ) at zirconium oxide. Kapag halo-halong may tubig, ang calcium silicates ay bumubuo ng isang malagkit na hydrated gel na solidify pagkatapos ng isang habang lumikha ng isang matigas na istraktura.

Nagpapakita ito ng isang positibong epekto sa mga cell ng dental pulp at pinabilis ang pagbuo ng mga tulay sa dentin, kung saan ang lakas ng mga bono nito, ang microhardness nito at ang paglaban sa compression.

Tube na may calcium silicate upang pagalingin ang ngipin. Shaimaa Abdellatif / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Iba pang apps

Ang mga silicate ng calcium ay ginagamit din bilang mga ahente na anti-caking at filter aid.

Ang caSiO ₃ calcium metasilicate ay ginagamit sa mga keramika, sa mga aparato kung saan kinakailangan ang ilang alitan, tulad ng mga preno ng sasakyan at kalat, at sa pagkuha ng mga metal.

Dahil sa mataas na kinang at kaputian nito, ang CaSiO ₃ ay ginagamit upang punan ang mga pintura at plastik.

Mga Sanggunian

1. Ropp, RC (2013). Pangkat 14 (C, Si, Ge, Sn, at Pb) Mga Compound ng Alkaline Earth. Silicates ng Kaltsyum. Sa Encyclopedia ng Alkaline Earth Compounds. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
2. FAO (2015). Kaltsyum Silicate. Ang mga pagtutukoy na inihanda sa ^ika- 80 JECFA (2015) at FAO JECFA Monographs na inilathala noong 17. Nabawi mula sa fao.org.
3. Harrisson, AM (2019). Konstitusyon at Pagtukoy ng Portland Cement. Kaltsyum Silicate Hydrate. Sa Lea's Chemistry of Cement and Concrete (Fifth Edition). Nabawi mula sa sciencedirect.com.
4. Gellert, R. (2010). Mga organikong materyales na mineral para sa pagkakabukod sa mga gusali. Kaltsyum silicate foam at mineral foam. Sa Mga Materyales para sa Enerhiya kahusayan at Thermal Comfort sa Mga Gusali. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
5. Goudouri, OM. et al. (2016). Ang pagsasama-sama ng pag-uugali ng marawal na pag-uugali ng bioceramic scaffolds. Mga scaffold ng Apatite / wollastonite. Sa Characterization at Disenyo ng Tissue Scaffolds. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
6. Rani, P. et al. (2019). Dental pulp capping nanocomposites. Biodentin. Sa Mga Aplikasyon ng Mga Materyal ng Nanocomposite sa Dentistry. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
7. Ingham, JP (2013). Mga produktong kongkreto. Kaltsyum silicate unit. Sa Geomaterial Sa ilalim ng Microscope. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
8. Ojovan, MI at Lee, TAYO (2005). Ang immobilisasyon ng mga radioactive Witter sa semento. Mga Hydraulic Cement. Sa Isang Panimula sa Nukleyar na Basura ng Immobilization. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
9. Ramachandra Rao, S. (2006). Pag-recover sa Mapagkukunan at Pag-recycle mula sa Mga Metallurgical Witter. Ang Kaltsyum Silicate bilang Precipitant para sa Mga Dissolved Metals. Sa Series Management Management. Nabawi mula sa sciencedirect.com.
10. Prati, C. at Gandolfi, MG (2015). Kaltsyum silicate bioactive cement: Mga pananaw sa biyolohikal at mga aplikasyon sa klinikal. Dent Mater, 2015 Abr. 31 (4): 351-70. Nabawi mula sa ncbi.nlm.nih.gov.