- Struktūra
- Nomenklatūra
- Savybės
- Fizinė būklė
- Molekulinė masė
- Lydymosi temperatūra
- Tankis
- Tirpumas
- pH
- Kitos savybės
- Gavimas
- Programos
- Gaunant plytas
- Portlandcementyje
- Imobilizuoti radioaktyviąsias atliekas
- Kaip izoliatorius pastatams
- Norėdami sumažinti taršą metalurgijos pramonėje
- Biomedžiagose
- Biodentine
- Kitos programos
- Nuorodos
Kalcio silikatas yra pavadinimas, kuris skiriamas nuo cheminių junginią iš kalcio oksido (CaO) ir silicio dioksido (SiO grupės 2 ). Bendra šių junginių formulė yra xCaO • ySiO 2 • zH 2 O.
Jie yra baltos arba gelsvai baltos spalvos kietos medžiagos. Jie gali būti bevandeniai, tai yra, be vandens (H 2 O) savo struktūroje, arba jie gali jo turėti. Jie yra kelių rūšių mineralų prigimtis.
Kalcio silikato mineralas. Dave'as Dyetas http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / viešas domenas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Kalcio silikatai netirpsta vandenyje, tačiau, kai jie prisijungia prie jo, susidaro hidratuoti geliai (tokios medžiagos kaip želatina), kurie po garbanojimo yra labai kieti, atsparūs ir beveik nelaidūs vandeniui.
Tai paskatino juos naudoti statybų pramonėje, nes jie naudojami cemente, plytose ir drėgmę izoliuojančiose plokštėse. Jie taip pat yra dalis dantų perforacijai gydyti naudojamų medžiagų ir netgi buvo ištirti naudoti kaulams atstatyti, ty kaip biomedžiagą.
Jie buvo pasiūlyti siekiant sumažinti taršą, kurią sukelia kai kurios metalurgijos pramonės įmonės. Jie taip pat naudojami kaip trinties generatoriai transporto priemonių stabdžiuose ir sankabose.
Struktūra
Kalcio silikate gali būti kintamo kiekio kalcio oksido (CaO) ir silicio dioksido (SiO 2 ). Bendra jo formulė:
xCaO • Ysio 2 • zH 2 O
kur x, y ir z yra skaičiai, kurie gali turėti įvairias reikšmes.
CaO kiekis turi būti nuo 3% iki 35% (sausos medžiagos svorio), o SiO 2 - 50–95% (sausos medžiagos svorio). Jie gali būti bevandeniai (be vandens savo struktūroje, tai yra, formulėje z = 0) arba jie gali būti hidratuoti (su vandeniu yra jo konformacija).
Nomenklatūra
- Kalcio silikatas
- Silicio rūgšties kalcio druska
- Kalcio oksidas ir silicis
Savybės
Fizinė būklė
Labai gerai balta arba beveik balta kieta medžiaga.
Molekulinė masė
Kalcio meta- silikatas CaO • SiO 2 arba CaSiO 3 = 116,16 g / mol
Lydymosi temperatūra
Kalcio metasilikatas CaSiO 3 = 1540 ° C
Tankis
Kalcio metasilikatas CaSiO 3 = 2,92 g / cm3
Tirpumas
Netirpsta vandenyje ir etanolyje.
pH
Purvo, paruošto iš 5% kalcio silikato, pH gali būti 8,4–12,5.
Kitos savybės
Kalcio silikatas gali būti hidratuotas (su molekulėje esančiu vandeniu) arba bevandeniu (be vandens molekulėje) su įvairiomis proporcijomis kalcio - kalcio oksido CaO pavidalu ir silicio dioksido - silicio dioksido SiO 2 pavidalu .
Jis turi didelę vandens absorbcijos gebą. Kalcio metasilikatas (CaO • SiO 2 arba CaSiO 3 ) išsiskiria blizgesiu ir baltumu, maža drėgme, mažu lakiųjų medžiagų kiekiu ir gera aliejaus absorbcija.
CaSiO 3 kalcio metasilikatas . „Ondřej Mangl“ / Viešoji nuosavybė. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Tarp kalcio silikato hidratų išsiskiria tie, kurie susidaro pridedant vandens į Ca 2 SiO 5 ir Ca 3 SiO 5 . Šių dviejų junginių hidratacijos produktai yra gausiausi tam tikrų rūšių cementuose.
Gavimas
Kalcio silikatas gaminamas įvairiais būdais, reaguojant su silicio dioksido medžiaga (tokia kaip diatomito žemė) ir kalcio junginiais (tokiais kaip kalcio hidroksidas (Ca (OH) 2 )).
Kalcio silikatą galima paruošti, pavyzdžiui, kalcinuojant kalcio oksidą (CaO) su silicio dioksidu (SiO 2 ) padidintoje temperatūroje.
Kai reakcija vykdoma santykiu 1: 1 (tai reiškia, kad CaO molekulių yra tiek pat, kiek SiO 2 ), kalcio metasilikatas CaSiO 3 arba CaO • SiO 2 :
CaO + SiO 2 + šiluma → CaSiO 3
Programos
Gaunant plytas
Su kalcio silikatu gaminami vienetai arba plytos statybai. Jie gaunami naudojant smulkią silicio medžiagą ir kalkę arba hidratuotas kalkes. Norint suteikti plytai kitokią spalvą, gali būti pridedami inertiški pigmentai.
Vienetai formuojami slėgiu ir kietinami autoklave (garų krosnyje) 170 ° C temperatūroje 4-6 valandas. Kietėjimo metu dalis kalkių reaguoja su silicio medžiaga ir susidaro kalcio silikato hidratas, kuris sulaiko plytą kartu.
Kalcio silikatinės plytos. „Holger.Ellgaard“ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Tačiau kalcio silikatinės plytos yra linkusios plėstis ir trauktis labiau nei molio plytos, o tai kartais gali sukelti mūro įtrūkimą.
Tai patraukė dėmesį ir jie buvo laikomi potencialiai pavojingais.
Portlandcementyje
Kalcio silikatai yra portlandcemenčio, plačiai naudojamo statybose, dalis.
Portlandcementis yra hidraulinis cementas, gaunamas pulverizuojant medžiagas, sudarytas daugiausia iš hidratuotų kalcio silikatų ir kalcio sulfato CaSO 4 (gipso).
Paviršius su cementu. Cemento sudėtyje yra kalcio silikatų. Autorius: Pexels. Šaltinis: „Pixabay“.
Jis greitai sukietėja dėl hidratacijos reakcijos, dėl kurios susidaro hidratuotas kalcio silikato gelis. Dėl to gaunama stipri, tanki ir prastai pralaidi medžiaga (kuri nepraleidžia vandens).
Silikatai, esantys jame, yra trikalcio silikatas Ca 3 SiO 5 arba 3CaO.SiO 2 ir dikalcio silikatas Ca 2 SiO 4 arba 2CaO.SiO 2 .
Imobilizuoti radioaktyviąsias atliekas
Cemento kalcio silikatų procentinė masė gali skirtis. Portlandcemenčio sudėtis gali kisti priklausomai nuo konstrukcijos, kuriai ji yra skirta, tipo.
Kai kurios šio cemento rūšys yra naudojamos radioaktyviosioms atliekoms imobilizuoti, kad jos nepadarytų žalos žmonėms ar aplinkai.
Kaip izoliatorius pastatams
Kalcio silikatas naudojamas mineralinėms putplasčio plokštėms arba izoliacinėms mineralinėms plokštėms gauti.
Kalcio silikato lakštai. Achimas Heringas / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Jie skirti izoliuoti sienas nuo drėgmės. CaO ir SiO 2 sumaišomi su vandeniu ir pridedama 3–6% celiuliozės, o tai pagerina kraštų lankstumą ir stabilumą.
Gautas dumblas supilamas į formas ir tada kaitinamas aukšto slėgio ir temperatūros garais specialioje garų krosnyje, vadinamoje autoklavu.
Rezultatas - standžios, labai smulkios porcijos, supjaustytos į lakštus arba lentas ir apdorojamos specialiais priedais, kad galėtų atstumti vandenį.
Kalcio silikatinės putos yra naudojamos statybų sektoriuje, ypač norint apšiltinti sienas ir pagerinti apsaugą nuo drėgmės, ypač naudingos renovuojant senus pastatus.
Norėdami sumažinti taršą metalurgijos pramonėje
Dikalcio silikatas Ca 2 SiO 4 arba 2CaO.SiO 2, randamas šlake ar plieno gamybos atliekose, buvo naudojamas tirpiems metalams nusodinti rūgštinėse nuotekose iš kitų metalurgijos procesų.
Krituliai reiškia, kad ištirpęs metalas tampa kieto junginio, patenkančio į talpyklos dugną ir kurį galima surinkti, dalimi.
Kai kurios plieno pramonės atliekos turi kalcio silikatų, naudingų metalams nusodinti iš rūgščių tirpalų. Autorius: Skeeze. Šaltinis: „Pixabay“.
Plieno šlake esantis Ca 2 SiO 4 reaguoja su vandeniu ir sukuria Ca (OH) 2, kuris gali neutralizuoti kitų procesų metalų rūgščių tirpalų rūgštingumą:
2 Ca 2 SiO 4 + 4 H 2 O → 3CaO. 2SiO 2 .3H 2 O + Ca (OH) 2
Be neutralizavimo, kalcio silikato junginys gali adsorbuoti kai kuriuos M 2+ metalo jonus , pasikeisdamas su kalcio jonu Ca 2+ . Čia yra kontūras:
≡Si-O-Ca + M 2+ → ≡Si-OM + Ca 2+
Tada kietas junginys, kuriame yra metalas, gali būti naudojamas kitam tikslui ir jo negalima išmesti. Tai pramoninės ekologijos pavyzdys.
Biomedžiagose
Kalcio silikato keramika, kaip biomedžiaga, buvo pradėta tikrinti nuo 1990 m. Jie buvo tiriami dėl jų galimo panaudojimo kaulinio audinio regeneracijai, nes pasižymi geresniu bioaktyvumu nei kitos medžiagos.
Tai priskiriama tam, kad jie turi silicį (Si), kuris vaidina esminį vaidmenį mechanizmuose, kurie lemia naujo kaulo formavimąsi.
Cementai, kurių pagrindas yra kalcio silikatas, turi savybę paskatinti kalcio fosfato / apatito dangos susidarymą panardinant į biologinius skysčius ir skatinti audinių regeneraciją.
Kalcio silikatai gali veikti kaip biologinių medžiagų, leidžiančių atstatyti kaulus, pagrindas. https://www.schemicalaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Dėl šių priežasčių ji laikoma tinkama kaulams atstatyti.
Biodentine
Kalcio silikatas yra biodentino dalis. Tai medžiaga, naudojama dantų perforacijai, kaulų resorbcijai taisyti ir kaip dantų šaknų galų užpildymas.
Biodentinas yra mažo poringumo bioaktyvusis cementas, turintis didesnį mechaninį stiprumą ar kietumą nei kitos medžiagos ir panašus į dentiną.
Kalcio silikatai yra dalis medžiagų, naudojamų dantų perforacijai padengti. Jak / viešas domenas. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Jį sudaro trikalcio silikatas (Ca 3 SiO 5 ), dikalcio silikatas (Ca 2 SiO 5 ), kalcio karbonatas (CaCO 3 ) ir cirkonio oksidas. Sumaišius su vandeniu, kalcio silikatai sudaro lipnų hidratuotą gelį, kuris po kurio laiko sukietėja ir sukuria kietą struktūrą.
Tai daro teigiamą poveikį danties pulpos ląstelėms ir pagreitina tiltų susidarymą dentine, kur išsiskiria jo jungčių stiprumas, mikrokietumas ir atsparumas suspaudimui.
Vamzdelis su kalcio silikatu dantims išgydyti. „Shaimaa Abdellatif“ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Šaltinis: „Wikimedia Commons“.
Kitos programos
Kalcio silikatai taip pat naudojami kaip priemonės nuo sulipimo ir filtravimo priemonės.
Kalcio metasilikatas CaSiO 3 naudojamas keramikoje, prietaisuose, kur reikalinga tam tikra trintis, pavyzdžiui, transporto priemonių stabdžiuose ir sankabose, ir metalams gauti.
Dėl didelio blizgesio ir baltumo CaSiO 3 naudojamas dažams ir plastikams užpildyti.
Nuorodos
- Roppas, RC (2013). 14 grupė (C, Si, Ge, Sn ir Pb) Šarminių žemės junginių. Kalcio silikatai. Šarminių žemės junginių enciklopedijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- FAO (2015). Kalcio silikatas. Specifikacijos, parengtos 80 -oje JECFA (2015 m.), Ir FAO JECFA monografijos, išleistos 17 d. Atkurta iš fao.org.
- Harisonas, AM (2019 m.). Portlando cemento struktūra ir specifikacija. Kalcio silikato hidratas. In Lea's Cemento ir betono chemija (penktas leidimas). Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Gellert, R. (2010). Neorganinės mineralinės medžiagos pastatų izoliacijai. Kalcio silikato putos ir mineralinės putos. Energijos efektyvumo ir šiluminio komforto pastatuose medžiagos. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Goudouri, OM. et al. (2016). Biokeraminių pastolių suirimo charakteristikų apibūdinimas. Apetitiniai / wollastonite pastoliai. Audinių pastolių apibūdinimas ir dizainas. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Rani, P. ir kt. (2019 m.). Dantų minkštimas, uždengiantis nanokompozitus. Biodentinas. Nanokompozitinių medžiagų pritaikymas odontologijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Ingham, JP (2013). Betoniniai gaminiai. Kalcio silikato vienetai. Geometrinėse medžiagose po mikroskopu. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Ojovanas, MI ir Lee, WE (2005). Radioaktyviųjų atliekų imobilizacija cemente. Hidrauliniai cementai. Įvade apie branduolinių atliekų imobilizaciją. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Ramachandra Rao, S. (2006). Išteklių atkūrimas ir perdirbimas iš metalurgijos atliekų. Kalcio silikatas kaip ištirpusių metalų nuosėdos. Atliekų tvarkymo serijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
- Prati, C. ir Gandolfi, MG (2015). Bioaktyvūs kalcio silikato cementai: biologinės perspektyvos ir klinikinis pritaikymas. „Dent Mater“, 2015 balandis; 31 (4): 351–70. Atkurta iš ncbi.nlm.nih.gov.