מהו נתרן סיליקט?

נתרן סיליקט, הידוע בכינויו "זכוכית מים", בולט בשל יישומים מסחריים ותעשייתיים רחבים. לעתים קרובות הוא מורכב משדרה פולימרית של חמצן-סיליקון השוכנת במים בנקבוביות המטריצה ​​המולקולרית. מוצרי נתרן סיליקט מיוצרים כמוצקים או נוזלים סמיכים, בהתאם לשימוש המיועד. למשל, זכוכית מים מתפקדת כחומר איטום ברכיבי מתכת. לבסוף, למרות שייצור נתרן סיליקט הוא תעשייה בשלה, יש מחקר מתמשך ליישומים חדשים בהתחשב בתכונותיו המוליכות בחום.

נתרן סיליקט הוא פולימר סיליקון-חמצן המכיל רכיבי נתרן יוניים (Na +). סידור מולקולרי כזה שונה מחומרים יוניים אופייניים כמו מלח, המבוסס על יחידות נוסחה המאוחדות על ידי משיכה חשמלית. לעומת זאת, נתרן סיליקט דומה לפלסטיק על בסיס פחמן מכיוון שקשרי סיליקון-חמצן-סיליקון בין כל מונומר הם קוולנטיים. האופי דמוי הפולימר של מטריצת נתרן סיליקט כמו גם האופי הקוטבי של אטומי חמצן ונתרן מאפשר קשר בין מולקולות מים בתוך מטריצת הפולימר. לכן, מוצרי נתרן סיליקט לרוב קיימים באלוטרופים הידרוזיים. (וולס, "כימיה אנאורגנית מבנית").

תוכנית סינתזה של החומר כוללת שילוב של נתרן פחמתי (Na2CO3) וסיליקון דו-חמצני (SiO2) בתנאים מספיקים להמיסת שני המגיבים. נתרן סיליקט מיוצר בשיטה זו ביעילות מספקת לשימוש מסחרי. (גרינווד, "כימיה של האלמנטים")

התכונות הפיזיקליות של חומרים מבוססי נתרן סיליקט הופכות אותם למושכים מאוד לשימוש מסחרי / תעשייתי. נוזלים ומוצקים על בסיס נתרן סיליקט המיוצרים על ידי חברת PQ הם בעלי צפיפות של 1.6 גרם / ס"מ מעוקב. לכ -1.4 גרם / ס"מ מעוקב. שים לב גם כי טבלאות הנתונים מכילות מידע על המצב הנצפה של כל מוצר בתנאים מתונים. מוצרי נתרן סיליקט קיימים כמוצק לבן ומגוון נוזלים בעלי תכונות שונות בעליל. הבדלים בתנאי התגובה ובשיטות הייצור מובילים למוצרי זכוכית מים צלולים, אטומים ו"סירופיים ". (PQ, "נתרן סיליקטים. מוצרים ומפרט ")

השימוש משתנה בהתאם לשיטת הייצור, ציון המוצר וסוכן ההגדרה. לדוגמא, חברת שנדלר מפרטת שימושים שונים למוצרי נתרן סיליקט ב"יישום חומרים מרוכבים פרלייט / סיליקט ". בשל מבנה מולקולרי של נתרן סיליקט המשלב הידרטים, זכוכית המים מתפקדת כחומר איטום המופעל על ידי חימום מספיק. אם צריך לאטום סדק במכונות מתכתיות, מזג נתרן סיליקט "זכוכית נוזלית" מחלחל לכל נקיק של השבר. עם חימום לכ- 200 מעלות פרנהייט, מולקולות מים במטריצת סיליקט הנתרן מתאדות ומשאירות חומר איטום קשה ושביר. (שנדלר, "מרכיבי סיליקט לבידוד בטמפרטורה גבוהה")

מוצרי נתרן סיליקט נחקרים לשימוש בפיזור חום. כפי שקובע הפרסום המצוטט, מכשירים אלקטרוניים מוגבלים בין היתר על ידי חום שנוצר על ידי זרם חשמלי. אלא אם כן מוליך אלקטרוני מושלם (מוליך-על), נוצר חום. אף על פי שהוא קטן מאוד באופן אינדיבידואלי, ההשפעה המצטברת של מעגלים אלקטרוניים צפופים מספיקה בכדי לאיים על שלמות פיזית של רכיבים. על מנת להפיץ חום בצורה יעילה יותר לסביבה, נחקר נתרן סיליקט. נחקרים ממשקים תרמיים שונים, עובי המפזר ולחץ המפזר כדי להקל על המשך המזעור האלקטרוני. (SUNY, "ממשק תרמי נתרן סיליקט")