Kalciumsilikategenskaper, struktur, erhållning, användning

han kalciumsilikat Det är namnet tilldelat en grupp kemiska föreningar bildade av kalciumoxid (CAO) och kiseldioxid (SIO₂). Den allmänna formeln för dessa föreningar är xcao • ysio₂• Z H₂ANTINGEN.

De är gulaktiga vita eller vita fasta ämnen. De kan vara vattenfria, det vill säga utan vatten (h₂O) i sin struktur, eller så kan de innehålla den. De är en del av flera typer av mineraler i naturen.

Kalciumsilikatmineral. Dave Dyet http: // www.Busssten.com http: // www.Dyet.com / allmän domän. Källa: Wikimedia Commons.

Kalciumsilikater är olösliga i vatten men när man går med i denna form hydratiserade geler (material som gelé) som då när kröning är mycket hårda, resistenta och nästan ogenomträngliga.

Detta har orsakat dess användning i byggbranschen, eftersom de används i cement, tegel och i fuktisolerande paneler. De är också en del av material för att bota perforeringar i tänderna och har till och med studerats för att använda dem i benförnyelse, det vill säga som biomaterial.

De har föreslagit att minska föroreningar som genereras av vissa metallurgiska industrier. De används också som friktionsgeneratorer i bromsar och fordonskopplingar.

[TOC]

Strukturera

Kalciumsilikat kan innehålla en variabel mängd kalciumoxid (CAO) och kiseldioxid (SIO₂). Dess allmänna formel är:

Xcao • ysio₂• Z H₂ANTINGEN

där x, y, y z är siffror som kan ha olika värden.

Mängden CAO måste vara mellan 3% och 35% (i vikt på torr bas) och SIO -innehållet₂ Det måste vara 50-95% (i torr basvikt). De kan vara vattenfria (utan vatten i deras struktur, det vill säga z = 0 i formeln) eller kan hydratiseras (med vatten är deras konformation).

Nomenklatur

• Kalciumsilikat
• Kalciumsalt i silikalt syra
• Kalcium och kiseloxid

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Mycket fint vitt eller vitt ben fast.

Molekylvikt

Cao -sio kalciummål₂ eller casio₃ = 116,16 g/mol

Smältpunkt

Casio kalciummål₃ = 1540 ° C

Densitet

Casio kalciummål₃ = 2,92 g/cc

Löslighet

Olöslig i vatten och etanol.

pH

En lera tillagad med 5% kalciumsilikat kan ha ett pH på 8,4-12,5.

Andra egenskaper

Kalciumsilikat kan hydratiseras (med vatten i molekylen) eller vattenfritt (utan vatten i molekylen) med flera proportioner av kalcium i form av Cao -oxid och kiseldioxid i form av kiseldioxid -dioxid₂.

Den har en hög vattenabsorptionskapacitet. Kalciummål (CAO • SIO₂ eller casio₃) sticker ut för sin glans och vithet, låg luftfuktighet, lågt flyktigt innehåll och god oljeabsorption.

Kan tjäna dig: Coligative Egenskaper hos lösningarCasio kalciummål₃. Ondřej Mangl / Pub Domain. Källa: Wikimedia Commons.

Bland kalciumsilikathydrater kännetecknas av de som bildas genom att tillsätta vatten till CA₂Sio₅ och till CA₃Sio₅. Hydreringsprodukter av dessa två föreningar är de vanligaste i vissa typer av cement.

Erhållande

Kalciumsilikat erhålls på flera sätt genom att reagera kiselhaltiga material (såsom diatomatorer) och kalciumföreningar (såsom kalciumhydroxid (CA (OH)₂).

Kalciumsilikat kan till exempel framställas, kalciumoxid (CAO) med kiseldioxid (SIO (SIO₂) vid höga temperaturer.

När reaktionen görs på en molär anledning 1: 1 (detta betyder att det finns samma antal Cao -molekyler än av SIO₂) Det resulterar i kalciummål₃ o cao • sio₂:

Cao + sio₂ + Värme → Casio₃

Ansökningar

För att få tegelstenar

Med kalciumsilikat tillverkas enheter eller tegelstenar för konstruktion. De erhålls med fin siliceo och levande kalkmaterial eller hydratiserad kal. Du kan lägga till inerta pigment för att ge olika färg till tegelstenen.

Enheterna är gjutna under tryck och botemedel i autoklav (ångugn) vid 170 ° C i 4-6 timmar. Under botemedlet reagerar något av kalk med det kiselhaltiga materialet för att bilda ett kalciumsilikathydrat, som håller tegelstenen ihop.

Kalciumsilikat tegelstenar. Holger.Ellgaard/CC BY-SA (https: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0). Källa: Wikimedia Commons.

Men kalciumsilikat tegelstenar tenderar att expandera och krympa mer än lera tegelstenar, vilket ibland kan orsaka mursprickor.

Detta har fått uppmärksamhet och har betraktats som potentiellt farligt.

I Portland Cement

Kalciumsilikater är en del av Portland Cement, som är ett material som används allmänt i byggbranschen.

Portland Cement är en hydraulisk cement som produceras genom sprutmaterial främst för hydratiserade kalciumsilikater och kalciumsulfatfall₄ (och så).

Cementyta. Cementet innehåller kalciumsilikater i dess sammansättning. Författare: Pexels. Källa: Pixabay.

Det härdar snabbt på grund av hydreringsreaktionen som genereras av en hydratiserad kalciumsilikatgel. Detta resulterar i ett starkt, tätt och lite permeabelt material (som inte låter vattnet passera).

Silikaten som den innehåller är Ca Trichalcal Silicate₃Sio₅ eller 3CAO.Sio₂ och den dicalcic silicato ca₂Sio₄ eller 2cao.Sio₂.

Att immobilisera radioaktivt skräp

Kalciumsilikater i cement kan variera i sin procentandel efter vikt. Sammansättningen av Portland -cementen kan förändras enligt vilken typ av konstruktionsstruktur som den är avsedd.

Kan tjäna dig: omättade kolväten

Vissa typer av denna cement används för radioaktivt skräpimmobilisering så att det inte orsakar skador på människor eller miljön.

Som en isolator för byggnader

Kalciumsilikat tjänar till att få mineralskumbrädor eller isolerande mineralbrädor.

Kalciumsilikatark. Achim Hern/CC av (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0). Källa: Wikimedia Commons.

Dessa tjänar till att isolera fuktväggar. De blandar Cao och Sio₂ Med vatten och 3-6% cellulosa tillsätts, vilket förbättrar kanterna flexibilitet och stabilitet.

Den resulterande leran hälls i formar och upphettas sedan med ånga vid högt tryck och temperatur i en speciell ugn med ånga som kallas autoklav.

Resultatet är ett styvt skum, mycket fint por som skärs i ark eller brädor och behandlas med speciella tillsatser så att vattnet kan avvisa.

Kalciumsilikatskum används i byggsektorn, särskilt för att isolera väggarna och förbättra fuktskyddet, vara användbart särskilt vid förnyelse av gamla byggnader.

För att minska föroreningar i den metallurgiska industrin

Dicálcico silikato ca₂Sio₄ eller 2cao.Sio₂ Det finns i slaggarna eller slöseriet med stålproduktion har använts för att fälla ut upplösta metaller i avloppsvatten från andra metallurgiska processer.

Utfällning innebär att upplöst metall blir en del av en solid förening som går till botten av behållaren och kan samlas in.

En del avfallsindustri har användbara kalciumsilikater för att fälla ut syralösningar. Författare: Skeze. Källa: Pixabay.

Ca₂Sio₄ Närvarande i stålslagg reagerar med vatten och producerar Ca (OH)₂ som har förmågan att neutralisera surheten i syralösningarna för metaller i andra processer:

2 ca₂Sio₄ + 4 h₂O → 3CAO.2se₂.3 timmar₂O + CA (OH)₂

Förutom att neutralisera kan kalciumsilikatföreningen adsorbera några av metalljonerna M²⁺ Genom att byta med jon calcio ca²⁺. Nedan är ett schema:

≡Si-o-ca + m²⁺ → ≡Si-O-M + CA²⁺

Den fasta föreningen som innehåller metallen kan sedan användas för ett annat ändamål och kasseras inte. Detta är ett exempel på industriell ekologi.

I biomaterial

Kalciumsilikater keramik började prova biomaterial sedan 1990. De har studerats för potentiell användning i benvävnadsregenerering eftersom de har överlägsen bioaktivitet mot andra material.

Detta tillskrivs det faktum att de har kisel (SI), som spelar en väsentlig roll i mekanismerna som leder till ny benbildning.

Kan tjäna dig: svavelsyra (H2SO4)

Cement baserade på kalciumsilikater har förmågan att inducera kalcium/apatitfosfatbeläggning när de är nedsänkta i biologiska vätskor och främjar vävnadsregenerering.

Kalciumsilikater kan fungera som bas för biomaterial som möjliggör reparation av ben. https: // www.Vetenskap.com // cc by-sa (https: // creativecommons.Org/licenser/BY-SA/4.0). Källa: Wikimedia Commons.

Av dessa skäl betraktas det som lämpligt material för reparation av ben.

I biodentin

Kalciumsilikat är en del av biodentin. Detta är ett material som används för att reparera tändernas piercationer, benreabsorptioner och som fyllning av tändernas slut.

Biodentin är en bioaktiv cement med liten porositet som har en mekanisk kraft eller hårdhet större än andra material och liknar dentin.

Kalciumsilikater är en del av material som tjänar till att täcka perforeringar i tänderna. Jak / pubdomän. Källa: Wikimedia Commons.

Det bildas av Triccal Silicate (CA₃Sio₅), Dicalcic Silicate (CA₂Sio₅), kalciumkarbonat (Caco₃) och Zirchon -oxid. Vid blandning med vatten bildar kalciumsilikater en klibbig hydratiserad gel som efter en stelningstid att skapa en hård struktur.

Det utövar en positiv effekt på tandmassacellerna och påskyndar bildningen av broar i dentinet, där det belyser styrkan hos dess bindningar, dess mikroduritet och kompressionsresistens.

Rör med kalciumsilikat för att bota tänderna. Shaimaa Abdelatif/CC BY-SA (https: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/4.0). Källa: Wikimedia Commons.

Andra appar

Kalciumsilikater används också som antiapelmacingmedel och filtreringsassistenter.

Casio kalciummål₃ Det används i keramik, i anordningar där viss friktion krävs, till exempel bromsar och fordonskopplingar, och för att få metaller.

För sin höga glans och vita Casio₃ Det används för att fylla färger och plast.

Referenser

1. Ropp, r.C. (2013). Grupp 14 (C, SI, GE, SN och PB) alkaliska jordföreningar. Kalciumsilikater. I encyklopedi av de alkaliska jordföreningarna. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
2. FAO (2015). Kalciumsilikat. Specifikationer förberedda vid 80^th Jecfa (2015) och publicerad i FAO Jecfa Monographs 17. Återhämtat sig från FAO.org.
3. Harrisson, a.M. (2019). Konstitution och specifikation av Portland Cement. Kalciumsilikathydrat. I Lea's Chemistry of Cement and Concrete (Fifth Edition). Återhämtat sig från Scientedirect.com.
4. Gellert, r. (2010). Oorganiska mineralmaterial för isolering i byggnader. Kalciumsilikatskum och mineralskum. I material för energieffektivitet och termisk komfort hos bilningar. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
5. Goudouri, O-m. et al. (2016). Cgaracteriserande nedbrytningsbeteendet hos bioceremiska ställningar. Apatit/wollastonitiska ställningar. I karaktärisering och design av vävnadsställningar. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
6. Rani, s. et al. (2019). Tandmassan nanokompositer. Biodentin. I tillämpningar av nanokompositmaterial i tandvård. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
7. Ingham, J.P. (2013). Betongprodukter. Kalciumsilikatenheter. I geomaterial under mikroskopet. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
8. Eyovan, m.Yo. Och Lee, W.OCH. (2005). Immobilisering av radioaktivt avfall i cement. Hydraulisk cement. I en introduktion till immobilisering av kärnavfall. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
9. Ramachandra rao, s. (2006). Resursåterställning och återvinning från metallurgisk avfall. Kalciumsilikat som utfällningsmedel för upplösta metaller. I avfallshanteringsserien. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
10. Prati, c. och Gandolfi, M.G. (2015). Kalciumsilikat Bioaktiva cement: Biologiska perspektiv och kliniska tillämpningar. Dent Mater, 2015 AP; 31 (4): 351-70. NCBI återhämtade sig.Nlm.Nih.Gov.