- štruktúra
- názvoslovie
- vlastnosti
- Fyzický stav
- Molekulová hmotnosť
- Bod topenia
- Hustota
- rozpustnosť
- pH
- Ďalšie vlastnosti
- získanie
- aplikácia
- Pri získavaní tehál
- V portlandskom cemente
- Na znehybnenie rádioaktívneho odpadu
- Ako izolátor budov
- Znížiť znečistenie v metalurgickom priemysle
- V biomateriáloch
- V biodentíne
- Ďalšie aplikácie
- Referencie
Kremičitan vápenatý je názov, ktorý je priradený k skupine chemických zlúčenín, vytvorených z oxidu vápenatého (CaO) a oxidu kremičitého (SiO 2 ). Všeobecný vzorec týchto zlúčenín je xCaO • ySiO 2 • zH 2 O.
Sú to biele alebo žltkasté pevné látky. Môžu byť bezvodé, to znamená, že bez vody (H 2 O) vo svojej štruktúre, alebo môžu obsahovať ho. Sú súčasťou niekoľkých druhov minerálov v prírode.
Kremičitan vápenatý. Dave Dyet http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.
Kremičitany vápenaté sú nerozpustné vo vode, ale keď sa s nimi spájajú, tvoria hydratované gély (materiály ako želatína), ktoré sú po zrážaní veľmi tvrdé, odolné a takmer nepremokavé.
To viedlo k ich použitiu v stavebníctve, pretože sa používajú v cementoch, tehlách a izolačných paneloch. Sú tiež súčasťou materiálov na hojenie perforácií v zuboch a boli dokonca študované na použitie pri regenerácii kostí, to znamená ako biomateriál.
Boli navrhnuté na zníženie znečistenia spôsobovaného niektorými metalurgickými priemyselnými odvetviami. Používajú sa tiež ako generátory trenia pri brzdách a spojkách vozidiel.
štruktúra
Kremičitan vápenatý môže obsahovať rôzne množstvá oxidu vápenatého (CaO) a oxid kremičitý (SiO 2 ). Jeho všeobecný vzorec je:
xCaO • Ysio 2 • zH 2 O
kde x, y a z sú čísla, ktoré môžu mať rôzne hodnoty.
Množstvo CaO musí byť medzi 3% a 35% (hmotnostných v sušine) a SiO 2, obsah musí byť v rozmedzí 50-95% (hmotnostných v sušine). Môžu byť bezvodé (bez vody vo svojej štruktúre, tj z = 0 vo vzorci) alebo môžu byť hydratované (vodou je jej konformácia).
názvoslovie
- Kremičitan vápenatý
- Vápenatá soľ kyseliny kremičitej
- Oxid vápenatý a kremík
vlastnosti
Fyzický stav
Veľmi jemná biela alebo takmer biela tuhá látka.
Molekulová hmotnosť
Vápnik meta- kremičitanu CaO • SiO 2 alebo Casio 3 = 116,16 g / mol
Bod topenia
Vápnik metakremičitan casi 3 = 1540 ° C,
Hustota
Vápnik metakremičitan casi 3 = 2,92 g / cc
rozpustnosť
Nerozpustný vo vode a etanole.
pH
Kal z 5% kremičitanu vápenatého môže mať pH 8,4 až 12,5.
Ďalšie vlastnosti
Kremičitan vápenatý môžu byť hydratované (s vodou v molekule) alebo bezvodý (bez vody v molekule) s rôznymi pomermi vápnika vo forme oxidu vápenatého CaO a oxidu kremičitého vo forme silikagélu, oxidu SiO 2 .
Má vysokú nasiakavosť. Metakremičitan vápenatý (CaO • SiO 2 alebo CaSiO 3 ) vyniká svojou brilanciou a belosťou, nízkou vlhkosťou, nízkym obsahom prchavých látok a dobrou absorpciou oleja.
Casi 3 vápnik metakremičitan . Ondřej Mangl / Public Domain. Zdroj: Wikimedia Commons.
Medzi vápennopieskových hydrátov, tie, ktoré vznikajú pridaním vody na Ca 2 SiO 5 a Ca 3 SiO 5 sú rozlíšené . Hydratačné produkty týchto dvoch zlúčenín sú najčastejšie v určitých druhoch cementu.
získanie
Kremičitan vápenatý sa vyrába rôznymi spôsobmi reakciou kremičitého materiálu (ako je kremelina) a zlúčenín vápnika (ako je hydroxid vápenatý (Ca (OH) 2 )).
Kremičitan vápenatý sa môže pripraviť napríklad kalcináciou oxidu vápenatého (CaO) s oxidom kremičitým (SiO 2 ), pri zvýšených teplotách.
Keď sa reakcia uskutočňuje pri molárnom pomere 1: 1 (to znamená, že existuje rovnaký počet CaO molekúl, ako sú SiO 2 molekuly ) sa metakremičitan vápenatý Casio 3 alebo CaO • SiO 2 výsledky :
CaO + SiO 2 + zahrievanie → CaSiO 3
aplikácia
Pri získavaní tehál
S kremičitanom vápenatým sa vyrábajú stavebnice. Získajú sa z jemného kremičitého materiálu a páleného vápna alebo hydratovaného vápna. Môžu sa pridať inertné pigmenty, aby tehla získala inú farbu.
Jednotky sa formujú pod tlakom a vytvrdzujú sa v autokláve (parná pec) pri 170 ° C počas 4 až 6 hodín. Počas vytvrdzovania niektoré vápno reaguje s kremičitým materiálom za vzniku hydrátu kremičitanu vápenatého, ktorý drží tehlu pohromade.
Tehly z kremičitanu vápenatého. Holger.Ellgaard / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.
Tehly z kremičitanu vápenatého však majú tendenciu expandovať a zmenšovať sa viac ako hlinené tehly, čo môže niekedy spôsobiť popraskanie muriva.
To vzbudilo pozornosť a boli považované za potenciálne nebezpečné.
V portlandskom cemente
Kremičitany vápenaté sú súčasťou portlandského cementu, ktorý je široko používaným materiálom v stavebníctve.
Portlandský cement je hydraulický cement, ktorý sa vyrába rozdrvením materiálov vytvorených hlavne z hydratovaných kremičitanov vápenatých a síranu vápenatého CaSO 4 (sadra).
Povrch s cementom. Cement obsahuje kremičitany vápenaté vo svojom zložení. Autor: Pexels. Zdroj: Pixabay.
Tvrdne rýchlo vďaka hydratačnej reakcii, ktorá vytvára hydratovaný gél kremičitanu vápenatého. Výsledkom je silný, hustý a zle priepustný materiál (ktorý neprepúšťa vodu).
Kremičitany, ktoré obsahuje, sú trifosforečnan kremičitan Ca 3 SiO 5 alebo 3CaO.SiO 2 a kremičitan vápenatý Ca 2 SiO 4 alebo 2CaO.SiO 2 .
Na znehybnenie rádioaktívneho odpadu
Kremičitany vápenaté v cemente sa môžu meniť v hmotnostných percentách. Zloženie portlandského cementu sa môže meniť v závislosti od typu konštrukcie, pre ktorú je určený.
Niektoré druhy tohto cementu sa používajú na znehybnenie rádioaktívneho odpadu, aby nespôsobil ujmu na zdraví ľudí ani na životnom prostredí.
Ako izolátor budov
Kremičitan vápenatý sa používa na výrobu dosiek z minerálnej peny alebo izolačných minerálnych dosiek.
Listy kremičitanu vápenatého. Achim Hering / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Zdroj: Wikimedia Commons.
Slúžia na izoláciu stien od vlhkosti. CaO a SiO 2 sa zmieša s vodou a 3-6% celulózy sa pridá, čo zlepšuje pružnosť a stabilitu hrán.
Výsledný kal sa naleje do foriem a potom sa zahrieva parou pri vysokom tlaku a teplote v špeciálnej parnej peci nazývanej autokláv.
Výsledkom je tvrdá, veľmi jemne pórovitá pena, ktorá sa rozreže na listy alebo dosky a ošetrí sa špeciálnymi prísadami, aby mohla odpudzovať vodu.
Kremičitan vápenatý sa používa v stavebníctve, najmä na izoláciu stien a zlepšenie ochrany pred vlhkosťou, čo je užitočné najmä pri renovácii starých budov.
Znížiť znečistenie v metalurgickom priemysle
Fosforečnanu silikát Ca 2 SiO 4 alebo 2CaO.SiO 2 nájdený v troske alebo odpady z výroby ocele sa používa k vyzrážaniu rozpustených kovov v kyslých odpadových vôd z iných metalurgických procesoch.
Zrážanie znamená, že rozpustený kov sa stáva súčasťou tuhej zlúčeniny, ktorá vedie ku dnu nádoby a môže sa zbierať.
Niektoré odpady z oceliarskeho priemyslu obsahujú kremičitany vápenaté užitočné na zrážanie kovov z kyslých roztokov. Autor: Skeeze. Zdroj: Pixabay.
Ca 2 SiO 4 prítomný v oceli, trosky reaguje s vodou a vytvára Ca (OH) 2, ktorý má schopnosť neutralizovať kyslosť kyslých roztokov kovov z iných postupov:
2 Ca 2 SiO 4 + 4 H 2 O → 3CaO. 2SiO 2 .3H 2 O + Ca (OH) 2
Okrem neutralizácie môže zlúčenina kremičitanu vápenatého adsorbovať niektoré z kovových iónov M2 + výmenou za vápnikový ión Ca2 + . Tu je prehľad:
≡Si-O-Ca + M 2+ → ≡Si-OM + Ca 2+
Pevná zlúčenina, ktorá obsahuje kov, sa potom môže použiť na iný účel a nie je vyradená. Toto je príklad priemyselnej ekológie.
V biomateriáloch
Keramika na báze kremičitanu vápenatého sa začala testovať ako biomateriály od roku 1990. Skúmalo sa ich potenciálne využitie pri regenerácii kostného tkaniva, pretože má lepšiu biologickú aktivitu ako iné materiály.
To sa pripisuje skutočnosti, že majú kremík (Si), ktorý hrá zásadnú úlohu v mechanizmoch, ktoré vedú k tvorbe novej kosti.
Cementy na báze kremičitanu vápenatého sú schopné po ponorení do biologických tekutín indukovať tvorbu povlaku fosforečnanu vápenatého / apatitu a podporujú regeneráciu tkanív.
Kremičitany vápenaté môžu fungovať ako základ pre biomateriály, ktoré umožňujú opravu kostí. https://www.scientificaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.
Z týchto dôvodov sa považuje za vhodný materiál na opravu kostí.
V biodentíne
Kremičitan vápenatý je súčasťou biodentínu. Jedná sa o materiál, ktorý sa používa na opravu perforácie zubov, kostných resorpcií a ako výplň na koniec koreňov zubov.
Biodentín je bioaktívny cement s nízkou pórovitosťou, ktorý má väčšiu mechanickú pevnosť alebo tvrdosť ako iné materiály a je podobný dentínu.
Kremičitany vápenaté sú súčasťou materiálov používaných na zakrytie perforácie v zuboch. Jak / public domain. Zdroj: Wikimedia Commons.
Skladá sa z kremičitanu vápenatého (Ca 3 SiO 5 ), kremičitanu vápenatého (Ca 2 SiO 5 ), uhličitanu vápenatého (CaCO 3 ) a oxidu zirkónia. Po zmiešaní s vodou tvoria kremičitany vápenaté lepkavý hydratovaný gél, ktorý po chvíli stuhne a vytvára tvrdú štruktúru.
Pozitívne pôsobí na bunky zubnej drene a urýchľuje tvorbu mostov v dentíne, kde vyniká pevnosť jeho väzieb, jeho mikrotvrdosť a odolnosť proti stlačeniu.
Trubica s kremičitanom vápenatým na liečenie zubov. Shaimaa Abdellatif / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Zdroj: Wikimedia Commons.
Ďalšie aplikácie
Kremičitany vápenaté sa tiež používajú ako prostriedky proti spekaniu a pomocné filtračné prostriedky.
Metasilikát vápenatý CaSiO 3 sa používa v keramike, v zariadeniach, v ktorých sa vyžaduje určité trenie, ako sú brzdy a spojky vozidiel, a pri získavaní kovov.
Kvôli vysokej brilancii a belosti sa CaSiO 3 používa na vyplnenie farieb a plastov.
Referencie
- Ropp, RC (2013). Skupina 14 (C, Si, Ge, Sn a Pb) zlúčeniny alkalických zemín. Kremičitany vápenaté. V encyklopédii zlúčenín alkalických zemín. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- FAO (2015). Kremičitan vápenatý. Špecifikácie pripravené na 80 th JECFA (2015) a FAO JECFA monografia zverejnené v 17. získaných z fao.org.
- Harrisson, AM (2019). Zloženie a špecifikácia portlandského cementu. Hydrát kremičitanu vápenatého. V Lea je chémia cementu a betónu (piate vydanie). Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Gellert, R. (2010). Anorganické minerálne materiály na izoláciu v budovách. Kremičitanová pena vápenatá a minerálna pena. V materiáloch pre energetickú účinnosť a tepelné pohodlie v budovách. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Goudouri, OM. a kol. (2016). Cgaracterizing degradačné správanie biokeramických skafoldov. Lešenia pre apatit / wollastonit. V charakterizácii a dizajne tkanivových lešenia. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Rani, P. a kol. (2019). Nanokompozity zubnej drene. Biodentin. V aplikáciách nanokompozitných materiálov v zubnom lekárstve. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Ingham, JP (2013). Betónové výrobky. Jednotky kremičitanu vápenatého. V geomateriáloch pod mikroskopom. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Ojovan, MI a Lee, WE (2005). Imobilizácia rádioaktívnych odpadov v cemente. Hydraulické cementy. V úvodu k imobilizácii jadrového odpadu. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Ramachandra Rao, S. (2006). Zhodnocovanie zdrojov a recyklácia z metalurgických odpadov. Kremičitan vápenatý ako pomocná látka pre rozpustené kovy. V sérii odpadového hospodárstva. Obnovené zo stránky sciusalirect.com.
- Prati, C. a Gandolfi, MG (2015). Bioaktívne cementy kremičitanu vápenatého: biologické perspektívy a klinické aplikácie. Dent Mater, 2015 apríl; 31 (4): 351 - 70. Získané z ncbi.nlm.nih.gov.