Natriumsilikat

Natriumsilikat
Natriumsilicat formel og prøve
Identifikation
Synonymer	Dinatriummetasilikat Dinatriumsalt af kiselsyre dinatriumtrioxosilikat
N o CAS	6834-92-0
N o ECHA	100.027.193
N o EF	229-912-9
N o E	E550
SMILE	[Na +]. [Na +]. [O -] [Si] ([O -]) = O PubChem , 3D-visning
InChI	InChI: 3D-visning InChI = 1 / 2Na.O3Si / c ;; 1-4 (2) 3 / q2 * + 1; -2
Udseende	Farveløst til hvidt krystallinsk fast stof i forskellige former, hygroskopisk.
Kemiske egenskaber
Brute formel	Na 2 O 3 SiNa 2 SiO 3
Molar masse	122,0632 ± 0,0012  g / mol Na 37,67%, O 39,32%, Si 23,01%,
Fysiske egenskaber
T ° fusion	1.089  ° C , 72  ° C (pentahydrat), 48  ° C (nonahydrat)
Opløselighed	200  g L −1 i vand ved 20  ° C
Volumenmasse	2,6  g cm −3
Termokemi
S 0 fast	113,8  J K −1  mol −1
Δ f H 0 faststof	−1519  kJ / mol
Forholdsregler
SGH
Fare H314, H335, H314  : Forårsager svær forbrænding af huden og øjenskader H335  : Kan irritere luftvejene
WHMIS
E, E  : Ætsende materiale- nekrose i huden hos dyr Offentliggørelse ved 1,0% i henhold til listen over ingredienser
Transportere
80    3253    Kemler kode: 80  : ætsende eller viser en mindre grad af ætsning UN  : 3253  : DISODIUM TRIOXOSILICATE Klasse: 8 Label: 8  : Ætsende stoffer Emballage: Packing gruppe III  : stoffer med lav fare.
Indånding	åndedrætsirriterende
Hud	ætsende (forårsager forbrændinger)
Øjne	risiko for forbrændinger
Relaterede forbindelser
Andre kationer	Kaliumsilicat
Enheder af SI og STP, medmindre andet er angivet.

Den (meta) natriumsilicat (eller dinatriumsaltet af kiselsyre eller dinatrium trioxosilicate ) er en kemisk formel af Na 2 SiO 3, lugtfri og meget opløselig i vand. Det er en stærk base, der danner meget basiske opløsninger , ætsende for hud og slimhinder ( pH 13 i 1% opløsning).
Natrium (meta) silikat dannes naturligt ved omsætning af silica (siliciumdioxid) med natriumcarbonat i smeltet tilstand. Der opnås natriumsilicat og kuldioxid .

Det findes i to hovedformer:

• vandfri form (det vises derefter som et hvidt gennemsigtigt krystallinsk fast stof med formlen Na 2 SiO 3 );
• hydratiseret form (Na 2 SiO 3 .nH 2 O), er det undertiden benævnt "  flydende glas  " ( vandglas eller flydende glas for engelsktalende).

I handel er dens mest almindelige former:

• den vandfri form (CAS # = 6834-92-0 );
• pentahydratformen (CAS-nr. = 10213-79-3 );
• nonahydratformen (CAS-nummer = 13517-24-3 ).

Historie

"  Flydende glas  " blev defineret i Von Wagners Manual of Chemical Technology (oversat 1892 på engelsk) som ethvert opløseligt alkalisilicat, først observeret af Van Helmont i 1640 som et flydende stof, der optræder, når sand smeltes. (Silica) med et overskud af alkali . Det kaldes også undertiden en ”rullesten”.

Johann Rudolf Glauber - i 1648 - producerede det, han kaldte "flydende silica" fra kaliumchlorid og silica .

Von Fuchs opnåede i 1825 flydende glas ved at omsætte kiselsyre med alkali, hvilket resulterede i at være opløseligt i vand "men ikke påvirket af atmosfæriske ændringer" .

Von Wagner i flere typer: af natriumcarbonat (sodavand), af kaliumchlorid , "  dobbelt  " (natrium og kalium) og Fixin . Fixin- typen var et fikseringsmiddel bestående af en siliciumovermættet blanding af "flydende glas" (kaliumchlorid og sodavand), der blev anvendt til at stabilisere uorganiske vandpigmenter deponeret på cement (til udvendige og vægskilte).

Ejendomme

Sodasilicat er et hvidt pulver, der er meget opløseligt i vand og producerer en alkalisk opløsning .

Det er en del af en familie af beslægtede forbindelser, herunder natrium orthosilicat , Na 4 SiO 4, Natrium pyrosilicate Na 6 Si 2 O 7 og andre beslægtede forbindelser, som alle er glasagtige, meget basiske, farveløse og opløselige i vand.

Natriumsilicat er stabilt i neutral eller alkalisk pH- opløsning . I en sur opløsning reagerer silikationen med hydrogenioner til dannelse af kiselsyre , som ved opvarmning og ristning danner silicagel , et hårdt, glasagtigt stof.

Kemiske betegnelser

Hvert stof har sit eget CAS-registreringsnummer og sit eget EINECS-nummer. CAS- eller EINECS-antallet af natriumsilicat og andre beslægtede stoffer er som følger:

Anvendelser

Fås i vandig opløsning og i fast form og anvendes især:

• i cement  ;
• som en flammehæmmer  ;
• i visse ildfaste materialer  ;
• inden for tekstilindustrien  ;
• i visse rengøringsmidler (husholdning eller industri, såsom rengøringsmidler, desinfektionsmidler, madrengøringsmidler);
• i træforarbejdningsindustrien;
• inden for den metallurgiske industri (stripper, affedtningsmiddel);
• i visse lim, maling og blegeprodukter;
• til fremstilling af kosmetiske produkter  ;
• i bilindustrien  ;
• ved papfremstilling til limning af rillen (eller mikrorillen) til et eller flere flade ark eller flere riller mellem dem eller flere ark bølgepap imellem dem. Når det passerer gennem maskiner ved høj temperatur, polymeriserer natriumsilicatet og binder papirarkene sammen;
• i kosten, som tilsætningsstof til fødevarer , mens reguleret under nummeret E550, som anti-sammenklumpning og - tidlig XX th  århundrede med stor succes - for bevarelse af æg. Når friske æg nedsænkes i en opløsning af natriumsilicat, holdes bakterier, der er i stand til at nedbryde ægget, og fugtigheden opretholdes, hvilket holder ægget i op til ni måneder. Det var nødvendigt at gennembore skallen på de således konserverede æg, inden de kogtes i kogende vand, for at lade dampen slippe ud, fordi skallen ikke længere var porøs;
• som en hurtig reparationsspartel: natriumsilicat og magnesiumsilicat opløst i vand bruges som en tyk pasta til at reparere udstødninger. Når udstødningssystemet når sin driftstemperatur, tørrer varmen pastaen, som polymeriserer til en slags glas, hvilket muliggør reparation (midlertidig, fordi den alligevel er relativt skrøbelig);
• som et reparationsforseglingsmiddel i varme, flydende medier (i 2011 blev det brugt til at forsegle revner efter ulykken i Fukushima-atomkraftværket . Natriumsilicat i opløsning kan tilstoppe lækager i samlinger (f.eks. cylinderhovedpakning med "flydende glas" injiceres f.eks. via en bils radiator og sendes de varme motordele ind, fordi natriumsilicat ved 100-105  ° C mister sine vandmolekyler og danner et meget kraftigt tætningsmiddel, der kun smelter over 810  ° C. En cylinderhovedpakning repareret med natriumsilicat kan forblive lufttæt i op til to år eller mere med meget hurtig forsegling (inden for få minutter efter påføring). Denne type anvendelse er kun mulig i et miljø, der når polymerisationstemperaturen på 100-105  ° C  ;
• som korrosionshæmmer i visse vandkredsløb;
• som vækstsubstrat for visse alger i akvakulturudklækninger
• til fremstilling (tidligere) af ammunition, for eksempel til sort pulver revolver patroner produceret af Colts Manufacturing Company 1851-1873, især under den amerikanske Civil War. Natriumsilicatet forseglede de brændbare nitrerede papirer sammen for at danne en konisk papirpatron indeholdende det sorte pulver såvel som at klæbe blykuglen eller den koniske kugle til den åbne ende af papir "patronen". Disse patroner limet til natriumsilikat blev indsat hele i tønderne af revolvere, hvilket fremskyndede genindlæsningstiden. Denne anvendelse blev fjernet ved opfindelsen af ​​messingkapperpatroner fra 1873  ;
• inden for boreindustrien: blandet med borevæsken stabiliserer det væggene i borehullerne og forhindrer deres sammenbrud eller reaming af væggene, især i lerlag eller i formationer, der indeholder hævende lermineraler såsom smektit eller montmorillonit  ;
• for at forstærke murværk eller beton , stuk , gips osv. (således gjort mindre porøs eller vandafvisende takket være en kemisk reaktion med overskuddet af Ca (OH) 2 ( portlandit ) til stede i betonen, som permanent binder silicaterne, hvilket gør deres overflade hårdere og vandafvisende. anbefales generelt at anvende denne behandling kun efter den første hærdningstid (7 dage eller mere afhængigt af forholdene)
• til inaktivering af køretøjsmotorer: til biler, der skal trækkes permanent ud af omløb, anvendes en natriumsilicatopløsning billigt til hurtig og permanent at ødelægge motoren. Mineralolien erstattes af 2  liter opløsning, der udfældes og permanent beskadiger tandhjulene og stemplerne på få minutter. Denne procedure er for eksempel obligatorisk i USA under programmet Car Allowance Rebate System (CARS)  ;
• at fremstille ildfaste materialer som et bindemiddel til ikke-brændbare og isolerende materialer, såsom vermiculit og perlit . Ildfaste eller passive brandbeskyttelsespaneler kan således produceres såvel som støbte beskyttelser (f.eks. Omkring rør). Ved at blande natriumsilicatet med finmalet mineralsk pulver (f.eks. Vermiculitestøv) kan klæbemidler produceres ved høj temperatur ( svulsten forsvinder). Da natriumsilicat er billigt og tilgængeligt i overflod, er det blevet anvendt i mange ildfaste anvendelser.

Passiv brandbeskyttelse

I løsning angriber dette produkt visse metaller, herunder aluminium , tin , bly , zink , kobber og deres legeringer , hvilket frigiver brint (hvilket skaber en eksplosionsrisiko ). Det skal derfor opbevares i plast eller rustfrit stål .

Økotoksikologi

Den økotoksikologi synes at have været grundigt undersøgt. Det virker i det væsentlige knyttet til dets ætsende karakter, men svækket, i det mindste i miljøer udsat for regn, på grund af dets vaskbare karakter på grund af dets høje opløselighed.

Toksicitet

Kroniske toksicitetsvirkninger ser ikke ud til at være testet hos mennesker, men mindst et tilfælde af stærk allergisk sensibilisering er blevet beskrevet.
Akutte toksiske virkninger findes hos mennesker som i andre dyreorganismer (testet i laboratoriet). De ser ud til at være på grund af molekylets alkalitet, som ved indtagelse forårsager blødning i maven og tolvfingertarmen samt erosion af tyndtarmen. Hos eksperimentelt eksponerede hunde og svin (uanset dyrets alder), over 250  mg / kg , producerede dette produkt akut ulcerøs nekrose i epitel i den øvre fordøjelseskanal, lunger (med ødem ) og nyrer (nekrose i den proximale nyre rør).

Indåndet irriterer det åndedrætsorganerne stærkt og korroderer olfaktoriske slimhinder. Af svar findes overfølsomhed hos mus (målt ved ødematøs hævelse i øret), men det betragtes som et lavt allergen.

Ved længerevarende eksponering ved lavere dosis producerer det en inflammatorisk ulcerativ reaktion i munden og slimhinderne og dermatitis . Mammale arter synes at være forskelligt følsomme over for det, for eksempel polydipsi , polyuri og læsioner i de renale rør vises (hos hunde) for eksponering til 2400  mg / kg i fødevarer i fire uger, men ikke i katte).

Oral LD 50

For en 10% vandig opløsning , den orale LD 50 er:

• hos rotter 1280  mg / kg (847  mg / kg hos mænd til 1350  mg / kg hos kvinder);
• hos mus fra 770 mg / kg hos kvinder til 820 mg / kg hos hanner.

NOAEL

The NOAEL er 792 mg / kg per dag i rotter udsat i to år via deres drikkevand.

Vaskemidler, der indeholder dette produkt, er stærkt irriterende for hud, øjne og luftvejene. Som et vandfrit pulver på huden er det ikke irriterende hos dyr, som (f.eks. Kaniner) ikke sveder.

Mutagenicitet

Det ser ikke ud til at være mutagent ifølge Ames-testen og i Bacillus subtilis inducerer det ikke DNA-beskadigelse; kromosomafvigelse blev ikke påvist i knoglemarven hos mus eksponeret for 740–1340  mg / kg oralt)

Kræftfremkaldende egenskaber

Det er teoretisk set potentielt kræftfremkaldende som et ætsende middel på spiserøret, f.eks. I spiserøret , men rotter, der blev eksponeret via deres drik i 2 år til 792 mg / kg / dag, udviklede ikke tumorer .
Det er kendt, at silikose kan induceres ved indånding af silicapartikler, men det observeres ikke ved inhalation af dinatriummetasilikat i opløsning, sandsynligvis fordi det meget opløseligt fjernes hurtigt og fuldstændigt af kroppen.

Reprotoksicitet

Dette produkt er reproduktionstoksisk hos rotter, men ikke hos mus: rotter udsat for 790 til 1580  ppm i drikkevand, fra fravænning til reproduktionsslutning producerede 20% færre afkom, og hvalpens overlevelse ved fravænning blev stærkt påvirket (24% af det normale ). Men ingen virkning blev observeret på reproduktion overfed mus fra 12,4-50-200 mg / kg af den 1 m til 18 th  drægtighedsdag.

Noter og referencer

1. SODIUM METASILICATE, ANHYDROUS , sikkerhedsark (er) fra det internationale program for kemisk sikkerhed , hørt den 9. maj 2009
2. beregnet molekylmasse fra "  Atomic vægte af elementerne 2007  " på www.chem.qmul.ac.uk .
3. INRS, “Dinatriummetasilikat - Toksikologisk ark nr. 259” , 2006
4. Indeksnummer 014-010-00-8 i tabel 3.1 i tillæg VI til EF-regulativ nr. 1272/2008 (16. december 2008)
5. "  Sodium metasilicate  " i databasen over kemikalier Reptox fra CSST (Quebec-organisation med ansvar for sikkerhed og sundhed på arbejdspladsen), adgang til den 25. april 2009
6. VonWagner, Rudolf (1892 Proc.  Af de 13 th  ed. Af Willian Crookes), Manual of Chemical Technology , læse online
7. “  ESIS: European Chemical Substances Information System  ” ( Arkiv • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire? ) (Adgang til 9. april 2013 )
8. International Food Additive Numbering System [PDF] , FAO / Codex Alimentarius , bind. 1A, 1995, s.  82, 96, 99 .
9. (in) Sådan opbevares friske æg - Mother Earth News , november / december 1977
10. (i) Tom Kelley, "  fremstilling og anvendelse af papir Fuel Patroner Pistol  " , august 1995
11. (i) Kirst, WJ, Self Forbrugende papir Patroner til percussion Revolver , Minneapolis, Minnesota, Northwest Development Co,1983
12. (in) Kevin Helliker, The Killer App for Clunkers Breathes Fresh Life Into 'Liquid Glass " , The Wall Street Journal , 4. august 2009.
13. (in) Procedurer til deaktivering af motor til CARS-programmet [PDF] , Cars.gov (se arkiv)
14. Pierces SW, Natriummetasilikat i alkaliske materialer , Pattys Tosicology , 5 th  ed. , John Wiley & Sons, New York, 2001, bind. 3, s.  598-600
15. Sodium Metasilicate , i HSDB Database, Toxnet
16. Lewis RJ Hawleys Condensed Chemical Dictionary , New York, John Wiley & Sons, 2001
17. Elmore AR, ekspertpanel til evaluering af kosmetiske ingredienser , Endelig rapport om sikkerhedsvurderingen af ​​kaliumsilicat, natriummetasilikat og natriumsilicat , International Journal of Toxicology , 2005, 24 suppl. 1, s.  103-117
18. Tanaka T., Miyachi Y. og Horiot T., Ulcerativ kontaktdermatitis forårsaget af natriumsilicat. Sameksistens af primær kontaktdermatitis og kontakt urticaria , Arch. Dermatol. , Jul 1982, 118 (7): 518-520
19. Karrow NA et al. , Odium metasilicate-overfølsomhed i Balb / c-mus , American Journal of Contact Dermatitits , 2002, 13, s.  133-139
20. HERA Risikovurdering af opløselige silicater (træk) .

Se også

Relaterede artikler

• Siliciumdioxid
• Alkali