Метасилика́т на́трия — неорганическое соединение, соль щелочного металла натрия и метакремниевой кислоты с формулой Na2SiO3, бесцветные или белые кристаллы, растворяется в холодной воде, образует кристаллогидраты.
Водный раствор известен под названием «жидкое стекло».
Нахождение в природе Входит в состав редких минералов эртиксиита Na2Si4O9 и натросилита Na2Si2O5.
История открытия Метасиликат натрия был впервые обнаружен фламандским ятрохимиком и врачом Яном Баптиста ван Гельмонтом (1579—1644) в виде жидкого вещества, полученного при плавлении песка с избытком щёлочи. В 1646 году Иоганн Рудольф Глаубер (1604—1670) используя поташ и кремнезём получил вещество, которое он назвал «liquor silicum». И, наконец, в 1818 году немецкий химик и минеролог Иоганн Непомук фон Фукс (1774—1856) воздействуя на кремнёвую кислоту щёлочью получил вещество которое впоследствии стали называть «жидкое стекло».
Получение Сплавлением диоксида кремния с едким натром или карбонатом натрия:
SiO2\ + 2 NaOH ->[900-1000~^\circ\text{C}] Na2SiO3\ + H2O
или:
SiO2\ + Na2CO3 ->[1150~^\circ\text{C}] Na2SiO3\ + CO2.
Разложением ортосиликата натрия:
Na4SiO4 ->[1120~^\circ\text{C}] Na2SiO3\ + Na2O.
Безводную соль получают нагреванием кристаллогидрата:
Na2SiO3.9H2O -> [100-300~^\circ\text{C}] Na2SiO3\ + 9H2O.
Физические свойства Метасиликат натрия образует бесцветные или белые кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа C cm2, параметры ячейки a = b = c = Z = 4.
Хорошо растворим в холодной воде, концентрированные растворы образуют коллоидный раствор «жидкое стекло» гидрозоля переменного состава SiO2.nH2O.
Из водных растворов выделяется кристаллогидрат Na2SiO3.9H2O, который плавится при в собственной кристаллизационной воде и начинает разлагаться при температуре выше
В безводном твёрдом веществе метасиликатные анионы фактически является полимером, состоящим из тетраэдров SiO4 с общими вершинами, а не отдельных ионов SiO3^{2-}.
Также известны ряд кристаллогидратов с общей формулой Na2SiO3.n H2O, n = 5, 6, 8, 9 содержащие обособленный гидратированный, приблизительно тетраэдрический анион SiO2(OH)2^{2-}. Коммерчески доступны пентагидрат силиката натрия Na2SiO.5 H2O или Na2SiO2(OH)2.4 H2O и нонагидрат Na2SiO3.9 H2O или Na2SiO2(OH)2.8 H2OWells A. F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications . Пентагидрат и нонагидрат имеют свои собственные номера CAS: 10213-79-3 и 13517-24-3 соответственно. Нонагидрат плавится при температуре 48 °C, а пентагидрат — при 72 °C.
Химические свойства Водные растворы имеют щелочную реакцию из-за гидролиза по аниону.
Разлагается в горячей воде с гидролизом:
Na2SiO3\ + (n\ +\ 1)\ H2O ->[T] 2 NaOH\ + (SiO2 . n H2O) v.
Разлагается кислотами:
Na2SiO3 + 2 HCl -> 2NaCl + SiO2 v + H2O
и щелочами:
Na2SiO3 + 2 NaOH -> Na4SiO4 + H2O.
Реагирует с углекислым газом:
Na2SiO3 + CO2 -> Na2CO3 + SiO2 v.
Применение Компонент шихты в производстве неорганического стекла. Компонент жаростойких красок. Добавка в моющие средства и мыло. Для пропитки горючих материалов для придания им негорючести. В производстве жаростойких кислотоупорных бетонов. Наполнитель в облегчённых цементных растворах для цементирования нефтегазовых скважин.
Водный раствор применяется как клей под названием «жидкое стекло»Summers V. Uses of Sodium Metasilicate // sciencing.com (англ.). В качестве пищевой добавки (E550), для предотвращающего слипанияSystème international de numérotation des additifs alimentaires , FAO/Codex Alimentarius, vol. 1A, 1995, p. 82, 96, 99.. Для сохранения яиц. Когда свежие яйца погружаются в раствор силиката натрия, бактерии, способные разрушить яйцо, удаляются, сохраняя яйцо до девяти месяцев. Перед приготовлением в кипящей воде скорлупы яиц, законсервированных таким образом, необходимо проткнуть скорлупу, чтобы дать выход пару, поскольку скорлупа перестаёт быть пористойHow to Store Fresh Eggs — Mother Earth News, 1977.
Примечания
Литература
натрия Категория:Соединения натрия