Натриевият силикат, известен като „водно стъкло“, е известен поради широкото търговско и промишлено приложение. Често се състои от кислородно-силициев полимерен гръбнак, съдържащ вода в порите на молекулярната матрица. Продуктите от натриев силикат се произвеждат като твърди или дебели течности, в зависимост от предназначението. Например, водното стъкло функционира като уплътнител в метални компоненти. И накрая, въпреки че производството на натриев силикат е зряла индустрия, има текущи изследвания за нови приложения, като се имат предвид неговите топлопроводими свойства.
Молекулярен състав
Натриевият силикат е силициево-кислороден полимер, съдържащ йонни натриеви (Na +) компоненти. Такова молекулярно подреждане се различава от типичните йонни материали като сол, която се основава на формулни единици, обединени от електрическо привличане. За разлика от това, натриевият силикат е подобен на пластмасите на основата на въглерод, тъй като връзките силиций-кислород-силиций между всеки мономер са ковалентни. Полимерната природа на матрицата на натриевия силикат, както и полярният характер на кислородните и натриевите атоми позволява свързването на водните молекули в полимерната матрица. Следователно натриевите силикатни продукти често съществуват в хидрогенни алотропи. (Уелс, "Структурна неорганична химия").
Синтез
Схема за синтез на веществото включва комбинация от натриев карбонат (Na2CO3) и силициев диоксид (SiO2) при условия, достатъчни да стопят и двата реагента. Натриевият силикат се произвежда по този метод с достатъчна ефективност, за да бъде търговска употреба. (Гринууд, "Химия на елементите")
Физически свойства
Физическите свойства на веществата на основата на натриев силикат ги правят много привлекателни за търговска / промишлена употреба. Течностите и твърдите вещества на основата на натриев силикат и произведени от PQ Corporation имат плътност от 1,6 g / куб. См. до около 1,4 g / куб. см. Също така имайте предвид, че таблиците с данни съдържат информация за наблюдаваното състояние на всеки продукт при умерени условия. Продуктите от натриев силикат съществуват като бяло твърдо вещество и разнообразие от течности с видимо различни свойства. Разликите в реакционните условия и производствените методи водят до бистри, непрозрачни и „сиропирани“ продукти от водно стъкло. (PQ, "Натриеви силикати. Продукти и спецификации ")
Използвайте
Употребата варира в зависимост от метода на производство, степента на продукта и настройката. Например, Schundler Company изброява различни приложения на продуктите от натриев силикат в "Приложение на перлит / силикатни композити". Поради молекулярната структура на натриевия силикат, включваща хидрати, водното стъкло функционира като уплътнител, активиран при достатъчно нагряване. Ако трябва да се уплътни пукнатина в метални машини, излято „течно стъкло“ от натриев силикат се просмуква във всяка цепнатина на фрактурата. При нагряване до около 200 градуса по Фаренхайт, водните молекули в матрицата на натриевия силикат се изпаряват, оставяйки твърд, чуплив уплътнител. (Schundler, "Силикатни композити за високотемпературна изолация")
Изследвания
Продуктите от натриев силикат се изследват за използване на разсейване на топлината. Както се посочва в цитираната публикация, електронните устройства са ограничени, наред с други неща, от топлина, генерирана от електрически ток. Освен ако електронният проводник не е перфектен (свръхпроводник), се генерира топлина. Макар и много малък поотделно, кумулативният ефект на плътните електронни вериги е достатъчен, за да застраши физическата цялост на компонентите. За да се разсейва топлината по-ефективно в околната среда, се изследва натриев силикат. Различни термични интерфейси, разсейваща дебелина и разсейващо налягане се изследват, за да се улесни по-нататъшното електронно миниатюризиране. (SUNY, „Термичен интерфейс на натриев силикат“)