Calciumsilicaateigenschappen, structuur, verkrijgen, gebruik

Hij calciumsilicaat Het is de naam toegewezen aan een groep chemische verbindingen gevormd uit calciumoxide (CAO) en silica (SIO (SIO₂)). De algemene formule van deze verbindingen is XCAO • YSIO₂• ZH₂OF.

Het zijn geelachtig witte of witte vaste stoffen. Ze kunnen watervrij zijn, dat wil zeggen zonder water (h₂O) In zijn structuur, of ze kunnen het bevatten. Ze maken deel uit van verschillende soorten mineralen in de natuur.

Calciumsilicaat mineraal. Dave dyet http: // www.Sluiter.com http: // www.Dyet.com / public domein. Bron: Wikimedia Commons.

Calciumsilicaten zijn onoplosbaar in water, maar bij het samenvoegen met deze vorm gehydrateerde gels (materialen zoals gelei), dan zijn ze bij de bocht erg hard, resistent en bijna ondoordringbaar.

Dit heeft het gebruik ervan in de bouwsector veroorzaakt, omdat ze worden gebruikt in cement, bakstenen en in vochtisolerende panelen. Ze maken ook deel uit van materialen om perforaties in de tanden te genezen en zijn zelfs bestudeerd om ze te gebruiken in botregeneratie, dat wil zeggen als biomateriaal.

Ze hebben voorgesteld om de vervuiling te verminderen die door sommige metallurgische industrieën is gegenereerd. Ze worden ook gebruikt als wrijvingsgeneratoren in remmen en voertuigklauwen.

[TOC]

Structuur

Calciumsilicaat kan een variabele hoeveelheid calciumoxide (CaO) en silica bevatten (sio₂)). De algemene formule is:

XCAO • YSIO₂• ZH₂OF

waarbij x, y, y z getallen zijn die verschillende waarden kunnen hebben.

De hoeveelheid CAO moet tussen 3% en 35% zijn (per gewicht op droge basis) en het SIO -gehalte₂ Het moet 50-95% zijn (in droog basisgewicht). Ze kunnen watervrij zijn (zonder water in hun structuur, dat wil zeggen z = 0 in de formule) of kunnen worden gehydrateerd (met water is hun conformatie).

Nomenclatuur

• Calciumsilicaat
• Silisch zuur calciumzout
• Calcium- en siliciumoxide

Eigenschappen

Fysieke staat

Zeer fijne witte of witte bot vaste stof.

Molecuulgewicht

Cao -sio calcium doelenilicaat₂ of Casio₃ = 116.16 g/mol

Smeltpunt

Casio calcium doelenilicaat₃ = 1540 ° C

Dikte

Casio calcium doelenilicaat₃ = 2,92 g/cc

Oplosbaarheid

Onoplosbaar in water en ethanol.

pH

Een modder bereid met 5% calciumsilicaat kan een pH hebben van 8,4-12,5.

Andere eigenschappen

Calciumsilicaat kan worden gehydrateerd (met water in het molecuul) of watervrij (zonder water in het molecuul) met verschillende verhoudingen calcium in de vorm van CaO -oxide en silica in de vorm van siliciumdioxide₂.

Het heeft een hoog waterabsorptiecapaciteit. Calcium doelenilicaat (Cao • Sio₂ of Casio₃) valt op door zijn schittering en witheid, lage luchtvochtigheid, een laag vluchtig gehalte en goede olieabsorptie.

Kan u van dienst zijn: coligatieve eigenschappen van oplossingenCasio calcium doelenilicaat₃. Ondřej Mangl / Pub -domein. Bron: Wikimedia Commons.

Onder calciumsilicaathydraten worden onderscheiden door die gevormd door water toe te voegen aan de CA₂SIO₅ En naar CA₃SIO₅. Hydratatieproducten van deze twee verbindingen zijn de meest voorkomende in bepaalde soorten cement.

Het verkrijgen van

Calciumsilicaat wordt op verschillende manieren verkregen door het reageren van kiezelachtig materiaal (zoals diatomators) en calciumverbindingen (zoals calciumhydroxide (Ca (OH)₂)).

Calciumsilicaat kan worden bereid, bijvoorbeeld calciumoxide (CaO) met silica (SIO (SIO)₂) bij hoge temperaturen.

Wanneer de reactie wordt gemaakt op een molaire reden 1: 1 (dit betekent dat er hetzelfde aantal CaO -moleculen is dan van SIO₂) Het resulteert in calcium doelensilicaat₃ O Cao • Sio₂:

Cao + Sio₂ + Warmte → Casio₃

Toepassingen

Bij het verkrijgen van bakstenen

Met calciumsilicaat worden eenheden of bakstenen vervaardigd voor de bouw. Ze worden verkregen met fijne siliceo en levend kalkmateriaal of gehydrateerde cal. U kunt inerte pigmenten toevoegen om een ​​andere kleur te geven aan de baksteen.

De eenheden worden gedurende 4-6 uur onder druk en genezing in autoclaaf (stoomoven) bij 170 ° C gevormd bij 170 ° C. Tijdens de remedie reageert iets van de kalk met het kiezelhoudende materiaal om een ​​calciumsilicaathydraat te vormen, dat de baksteen bij elkaar houdt.

Calciumsilicaatstenen. Holger.Ellgaard/cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0). Bron: Wikimedia Commons.

Calciumsilicaatstenen hebben echter de neiging om meer uit te breiden en te krimpen dan klei bakstenen, wat soms met metselwerk kan veroorzaken.

Dit heeft de aandacht getrokken en is als potentieel gevaarlijk beschouwd.

In het Portland -cement

Calciumsilicaten maken deel uit van het Portland -cement, een materiaal dat op grote schaal wordt gebruikt in de bouwsector.

Portland -cement is een hydraulisch cement dat wordt geproduceerd door spuitmaterialen voornamelijk voor gehydrateerde calciumsilicaten en calciumsulfaatkoffer₄ (en dus).

Cementoppervlak. Het cement bevat calciumsilicaten in zijn samenstelling. Auteur: Pexels. Bron: Pixabay.

Het verhardt snel vanwege de hydratatiereactie die wordt gegenereerd door een gehydrateerde calciumsilicatengel. Dit resulteert in een sterk, dicht en weinig permeabiel materiaal (waardoor het water niet kan passeren).

De silicaten die het bevat zijn Ca Trichalcal Silicate₃SIO₅ of 3CAO.SIO₂ en de Dicalcic Silicato CA₂SIO₄ of 2cao.SIO₂.

Om radioactief afval te immobiliseren

Calciumsilicaten in cement kunnen in hun percentage per gewicht variëren. De samenstelling van het Portland -cement kan veranderen volgens het type bouwstructuur waarnaar het is bedoeld.

Kan u van dienst zijn: onverzadigde koolwaterstoffen

Sommige soorten van dit cement worden gebruikt voor radioactieve afvalimmobilisatie, zodat het geen schade toebrengt aan mensen of het milieu.

Als isolator voor gebouwen

Calciumsilicaat dient om minerale schuimplanken of isolerende minerale planken te verkrijgen.

Calciumsilicaten vellen. Achim hern/cc door (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0). Bron: Wikimedia Commons.

Deze dienen om vochtwanden te isoleren. Ze mixen Cao en Sio₂ Met water en 3-6% wordt cellulose toegevoegd, wat de flexibiliteit en stabiliteit van de randen verbetert.

De resulterende modder wordt in vormen gegoten en vervolgens verwarmd met stoom bij hoge druk en temperatuur in een speciale oven met stoom genaamd Autoclave.

Het resultaat is een rigide schuim, zeer fijn porie dat in vellen of planken wordt gesneden en wordt behandeld met speciale additieven zodat het water kan afstoten.

Calciumsilicaatschuim wordt gebruikt in de bouwsector, vooral om de wanden te isoleren en de vochtbescherming te verbeteren, vooral nuttig zijn.

Om vervuiling in de metallurgische industrie te verminderen

De Dicálcico Silicato CA₂SIO₄ of 2cao.SIO₂ die wordt aangetroffen in de slakken of afval van de staalproductie is gebruikt om opgeloste metalen in effluentzuren uit andere metallurgische processen neer te slaan.

Neerslag betekent dat opgelost metaal onderdeel wordt van een vaste verbinding die naar de bodem van de container gaat en kan worden verzameld.

Sommige afvalindustrie heeft nuttige calciumsilicaten om zure oplossingen te verslaan. Auteur: Skze. Bron: Pixabay.

De CA₂SIO₄ Aanwezig in de stalen slak reageert met water en produceert CA (OH)₂ die de mogelijkheid heeft om de zuurgraad van de zure oplossingen van metalen van andere processen te neutraliseren:

2 ca₂SIO₄ + 4 H₂O → 3CAO.2SE₂.3H₂O + ca (oh)₂

Naast het neutraliseren kan de calciumsilicaatverbinding enkele van de metaalionen m adsorberen m²⁺ Door uitwisseling met de ion calcio ca²⁺. Hieronder is een schema:

≡Si-O-Ca + M²⁺ → ≡Si-o-m + ca²⁺

De vaste verbinding die het metaal bevat, kan vervolgens voor een ander doel worden gebruikt en wordt niet weggegooid. Dit is een voorbeeld van industriële ecologie.

In biomaterialen

Calciumsilicaten keramiek begon sinds 1990 biomaterialen te proberen. Ze zijn onderzocht op potentieel gebruik bij regeneratie van botweefsel omdat ze een superieure bioactiviteit hebben voor andere materialen.

Dit wordt toegeschreven aan het feit dat ze silicium (SI) hebben, dat een essentiële rol speelt in de mechanismen die leiden tot nieuwe botvorming.

Kan u van dienst zijn: zwavelzuur (H2SO4)

Cements op basis van calciumsilicaten hebben het vermogen om calcium/apatietfosfaatcoating te induceren wanneer ze worden ondergedompeld in biologische vloeistoffen en weefselregeneratie bevorderen.

Calciumsilicaten kunnen functioneren als basis voor biomaterialen die botten mogelijk maken. https: // www.Wetenschappelijk.com // cc by-sa (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.

Om deze redenen wordt het als passend materiaal beschouwd voor de reparatie van botten.

In Biodentine

Calciumsilicaat maakt deel uit van Biodentine. Dit is een materiaal dat wordt gebruikt om piercaties van tanden, botreabsorptie te repareren en als het vullen van het uiteinde van de tandenwortels.

Biodentine is een bioactief cement met weinig porositeit met een mechanische kracht of hardheid die groter is dan andere materialen en lijkt op dentine.

Calciumsilicaten maken deel uit van materialen die dienen om perforaties in de tanden te bedekken. Jak / Pub Domain. Bron: Wikimedia Commons.

Het wordt gevormd door triccal silicaat (CA₃SIO₅), Dicalcic silicaat (CA₂SIO₅), calciumcarbonaat (caco₃) en Zirchon -oxide. Bij het mengen met water vormen calciumsilicaten een plakkerige gehydrateerde gel die na een stollingtijd een harde structuur creëert.

Het heeft een positief effect op de tandpulpcellen en versnelt de vorming van bruggen in het dentine, waar het de sterkte van zijn bindingen, zijn microduriteit en compressieweerstand benadrukt.

Buis met calciumsilicaat om tanden te genezen. Shaimaa Abdelatif/CC BY-SA (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0). Bron: Wikimedia Commons.

Andere apps

Calciumsilicaten worden ook gebruikt als antiapelmacen en filtratie -assistenten.

Casio calcium doelenilicaat₃ Het wordt gebruikt in keramiek, in apparaten waar wat wrijving nodig is, zoals remmen en klauwen van voertuigen, en bij het verkrijgen van metalen.

Voor zijn hoge schittering en wit de casio₃ Het wordt gebruikt bij het vullen van verf en kunststoffen.

Referenties

1. Ropp, r.C. (2013). Groep 14 (C, SI, GE, SN en PB) Alkalische aardverbindingen. Calciumsilicaten. In encyclopedie van de alkalische aardverbindingen. Hersteld van Scientedirect.com.
2. FAO (2015). Calciumsilicaat. Specificaties opgesteld op de 80^e Jecfa (2015) en gepubliceerd in FAO JECFA Monographs 17. Hersteld van FAO.borg.
3. Harrisson, een.M. (2019). Grondwet en specificatie van Portland Cement. Calciumsilicaathydraat. In Lea's Chemistry of Cement and Concrete (vijfde editie). Hersteld van Scientedirect.com.
4. Gellert, r. (2010). Anorganische minerale materialen voor isolatie in gebouwen. Calciumsilicaatschuim en mineraalschuim. In materialen voor energie -efficiëntie en thermisch comfort in bilden. Hersteld van Scientedirect.com.
5. Goudouri, O-M. et al. (2016). Cgaracterizing van het afbraakgedrag van bioceremische steigers. Apatiet/wollastoniet steigers. In karakterisering en ontwerp van weefselsteigers. Hersteld van Scientedirect.com.
6. Rani, p. et al. (2019). Tandheelkundige pulp van nanocomposieten. Biodentine. In toepassingen van nanocomposietmaterialen in tandheelkunde. Hersteld van Scientedirect.com.
7. Ingham, J.P. (2013). Concrete producten. Calciumsilicaateenheden. In geomaterialen onder de microscoop. Hersteld van Scientedirect.com.
8. Eyovan, m.Je. En Lee, W.EN. (2005). Immobilisatie van radioactief afval in cement. Hydraulisch cement. In een inleiding tot immobilisatie van nucleair afval. Hersteld van Scientedirect.com.
9. Ramachandra Rao, s. (2006). Resource Recovery and Recycling van Metallurgical Wasttes. Calciumsilicaat als neerslag voor opgeloste metalen. In afvalbeheerserie. Hersteld van Scientedirect.com.
10. Prati, c. en Gandolfi, m.G. (2015). Calciumsilicaat bioactieve cement: biologische perspectieven en klinische toepassingen. Dent Mater, 2015 AP; 31 (4): 351-70. NCBI hersteld.NLM.NIH.Gov.