Proprietà di silicato di calcio, struttura, ottenimento, usi

Lui Silicato di calcio È il nome assegnato a un gruppo di composti chimici formati da ossido di calcio (CAO) e silice (SIO₂). La formula generale di questi composti è XCAO • YSIO₂• ZH₂O.

Sono solidi bianchi o bianchi giallastri. Possono essere anidro, cioè senza acqua (h₂O) nella sua struttura, oppure possono contenerlo. Fanno parte di diversi tipi di minerali in natura.

Minerale di silicato di calcio. Dave Dyet http: // www.Shutterstone.com http: // www.Dyet.com / dominio pubblico. Fonte: Wikimedia Commons.

I silicati di calcio sono insolubili in acqua ma quando si uniscono a questa forma gel idratato (materiali come gelatina) che allora quando si nutrono sono molto difficili, resistenti e quasi impermeabili.

Ciò ha causato il suo uso nel settore delle costruzioni, poiché vengono utilizzati in cemento, mattoni e pannelli isolanti dell'umidità. Fanno anche parte dei materiali per curare le perforazioni nei denti e sono stati persino studiati per usarli nella rigenerazione ossea, cioè come biomateriale.

Hanno proposto di ridurre l'inquinamento generato da alcune industrie metallurgiche. Sono anche usati come generatori di attrito nei freni e nelle grinfie di veicoli.

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Struttura

Il silicato di calcio può contenere una quantità variabile di ossido di calcio (CAO) e silice (SIO₂). La sua formula generale è:

Xcao • Ysio₂• ZH₂O

dove x, y, y z sono numeri che possono avere vari valori.

La quantità di CAO deve essere compresa tra il 3% e il 35% (in peso sulla base secca) e il contenuto di SIO₂ Deve essere del 50-95% (in peso di base secca). Possono essere anidri (senza acqua nella loro struttura, cioè z = 0 nella formula) o possono essere idratati (con l'acqua è la loro conformazione).

Nomenclatura

• Silicato di calcio
• Sale di calcio acido silico
• Ossido di calcio e silicio

Proprietà

Stato fisico

Solido di ossa bianca o bianca molto fine.

Peso molecolare

Cao -sio Calcium Golid₂ o casio₃ = 116,16 g/mol

Punto di fusione

Casio Calcium Gorilicate₃ = 1540 ° C

Densità

Casio Calcium Gorilicate₃ = 2,92 g/cc

Solubilità

Insolubile in acqua ed etanolo.

ph

Un fango preparato con silicato di calcio al 5% può avere un pH di 8,4-12,5.

Altre proprietà

Il silicato di calcio può essere idratato (con acqua nella molecola) o anidro (senza acqua nella molecola) con diverse proporzioni di calcio sotto forma di ossido di CAO e silice sotto forma di sio di biossido di sio₂.

Ha un'alta capacità di assorbimento dell'acqua. GoldIlicato di calcio (CAO • SIO₂ o casio₃) si distingue per la sua brillantezza e il suo candore, bassa umidità, basso contenuto volatile e un buon assorbimento di petrolio.

Può servirti: proprietà coligative delle soluzioniCasio Calcium Gorilicate₃. Dominio Ondřej mangl / pub. Fonte: Wikimedia Commons.

Tra gli idrati di silicato di calcio si distinguono da quelli formati aggiungendo acqua alla CA₂Sio₅ e a ca₃Sio₅. I prodotti di idratazione di questi due composti sono i più abbondanti in alcuni tipi di cemento.

Ottenimento

Il silicato di calcio è ottenuto in diversi modi reagendo materiale siliceo (come diatomalatori) e composti di calcio (come idrossido di calcio (CA (OH)₂).

Il silicato di calcio può essere preparato, ad esempio, il calcio dell'ossido di calcio (CAO) con silice (SIO₂) ad alte temperature.

Quando la reazione viene fatta a una ragione molare 1: 1 (ciò significa che esiste lo stesso numero di molecole CAO rispetto a SIO₂) Si traduce in gol di calcio₃ o cao • siO₂:

Cao + SiO₂ + Calore → casio₃

Applicazioni

Nel ottenere mattoni

Con silicato di calcio, unità o mattoni sono fabbricati per la costruzione. Sono ottenuti con siliceo fine e materiale di calce vivente o cal di calma. Puoi aggiungere pigmenti inerti per dare colore diverso al mattone.

Le unità sono modellate sotto pressione e cura in autoclave (forno a vapore) a 170 ° C per 4-6 ore. Durante la cura qualcosa della calce reagisce con il materiale siliceo per formare un idrato di silicato di calcio, che tiene insieme il mattone.

Mattoni di silicato di calcio. Holger.Ellgaard/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Tuttavia, i mattoni di silicato di calcio tendono ad espandersi e ridursi più dei mattoni di argilla, il che a volte può causare crack di muratura.

Questo ha attirato l'attenzione e è stato considerato potenzialmente pericoloso.

Nel cemento di Portland

I silicati di calcio fanno parte del cemento Portland, che è un materiale ampiamente utilizzato nel settore delle costruzioni.

Il cemento di Portland è un cemento idraulico prodotto dai materiali spruzzati principalmente per silicati di calcio idratato e custodia del solfato di calcio₄ (e così).

Superficie del cemento. Il cemento contiene silicati di calcio nella sua composizione. Autore: Pexels. Fonte: Pixabay.

Si indurisce rapidamente a causa della reazione di idratazione generata da un gel di silicati di calcio idratato. Ciò si traduce in un materiale forte, denso e poco permeabile (che non lascia passare l'acqua).

I silicati che contiene sono silicati trichalcali Ca₃Sio₅ o 3cao.Sio₂ e il Silicato Dicalcico Ca₂Sio₄ o 2cao.Sio₂.

Immobilizzare la spazzatura radioattiva

I silicati di calcio nel cemento possono variare nella loro percentuale in peso. La composizione del cemento Portland può cambiare in base al tipo di struttura di costruzione a cui è prevista.

Può servirti: idrocarburi insaturi

Alcuni tipi di questo cemento vengono utilizzati per l'immobilizzazione della spazzatura radioattiva in modo che non causino danni alle persone o all'ambiente.

Come isolante per gli edifici

Il silicato di calcio serve per ottenere schede di schiuma minerale o schede minerali isolanti.

Fogli di silicati di calcio. Achim Hern/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/di/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Questi servono per isolare le pareti di umidità. Mescolano cao e siO₂ Con l'acqua e viene aggiunta il 3-6% di cellulosa, il che migliora la flessibilità e la stabilità dei bordi.

Il fango risultante viene versato negli stampi e quindi riscaldato con vapore ad alta pressione e temperatura in uno speciale forno con vapore chiamato autoclave.

Il risultato è una schiuma rigida, pori molto fine.

La schiuma di silicato di calcio viene utilizzata nel settore delle costruzioni, in particolare per isolare le pareti e migliorare la protezione dell'umidità, essendo utile soprattutto nel rinnovamento di vecchi edifici.

Ridurre l'inquinamento nel settore metallurgico

Il Dicálcico silica CA₂Sio₄ o 2cao.Sio₂ Ciò si trova nelle scorie o la perdita di produzione in acciaio è stato utilizzato per precipitare metalli disciolti negli acidi dell'effluente da altri processi metallurgici.

Precipitato significa che il metallo disciolto diventa parte di un composto solido che va sul fondo del contenitore e può essere raccolto.

Qualche industria dei rifiuti ha utili silicati di calcio per precipitare soluzioni acide. Autore: Skeze. Fonte: Pixabay.

Il CA₂Sio₄ Presente nella scorie d'acciaio reagisce con acqua e produce ca (OH)₂ che ha la capacità di neutralizzare l'acidità delle soluzioni acide dei metalli di altri processi:

2 ca₂Sio₄ + 4 h₂O → 3cao.2Se₂.3h₂O + Ca (OH)₂

Oltre a neutralizzare, il composto di silicato di calcio può assorbire alcuni ioni metallici M²⁺ In cambio con il calcio ionico Ca²⁺. Di seguito è riportato uno schema:

≡si-o-ca + m²⁺ → ≡si-o-m + ca²⁺

Il composto solido contenente il metallo può quindi essere utilizzato per un altro scopo e non viene scartato. Questo è un esempio di ecologia industriale.

Nei biomateriali

La ceramica di silicati di calcio ha iniziato a provare biomateriali dal 1990. Sono stati studiati per un potenziale utilizzo nella rigenerazione dei tessuti ossei perché hanno una bioattività superiore ad altri materiali.

Ciò è attribuito al fatto che hanno il silicio (SI), che svolge un ruolo essenziale nei meccanismi che portano a una nuova formazione ossea.

Può servirti: acido solforico (H2SO4)

I cementi basati su silicati di calcio hanno la capacità di indurre il rivestimento fosfato di calcio/apatite quando sono immersi in fluidi biologici e promuovere la rigenerazione dei tessuti.

I silicati di calcio possono funzionare come base per i biomateriali che consentono la riparazione delle ossa. https: // www.Scientifiche.com // cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Per questi motivi è considerato materiale appropriato per la riparazione delle ossa.

In biodentino

Il silicato di calcio fa parte di Biodentino. Questo è un materiale che viene utilizzato per riparare le pioggetti dei denti, le riassorbimenti ossei e come riempire la fine delle radici dei denti.

Il biodotto è un cemento bioattivo con poca porosità che ha una forza meccanica o una durezza maggiore di altri materiali e ricorda la dentina.

I silicati di calcio fanno parte dei materiali che servono a coprire le perforazioni nei denti. Dominio jak / pub. Fonte: Wikimedia Commons.

È formato da silicato triccal (CA₃Sio₅), Silicato dicalcico (CA₂Sio₅), carbonato di calcio (Caco₃) e ossido di zirchon. Quando si mescolano con acqua, i silicati di calcio formano un gel idratato appiccicoso che dopo un tempo di solidificazione creando una struttura dura.

Esercita un effetto positivo sulle cellule della polpa dentale e accelera la formazione di ponti nella dentina, dove evidenzia la resistenza dei suoi legami, la sua resistenza alla microdtuità e alla compressione.

Tubo con silicato di calcio per curare i denti. Shaimaa Abdelatif/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenze/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.

Altre app

I silicati di calcio sono anche usati come agenti antiapel e assistenti di filtrazione.

Casio Calcium Gorilicate₃ È usato in ceramica, in dispositivi in ​​cui è richiesto un po 'di attrito, come freni e grinfie di veicoli e nell'ottenimento di metalli.

Per la sua alta brillantezza e bianco il casio₃ È usato nel riempimento di vernici e materie plastiche.

Riferimenti

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