Kalsiumsilikaattiominaisuudet, rakenne, hankkiminen, käyttö

Hän kalsiumsilikaatti Se on nimi, joka on määritelty kemiallisten yhdisteiden ryhmälle, joka on muodostettu kalsiumoksidista (CAO) ja piidioksidista (SiO₂-A. Näiden yhdisteiden yleinen kaava on Xcao • YSIO₂• ZH₂JOMPIKUMPI.

Ne ovat kellertävän valkoisia tai valkoisia kiinteitä aineita. Ne voivat olla vedettömiä, toisin sanoen ilman vettä (H₂O) sen rakenteessa tai ne voivat sisältää sen. Ne ovat osa monentyyppisiä mineraaleja luonteeltaan.

Kalsiumsilikaatti mineraali. Dave Dyet http: // www.Suljinkivi.com http: // www.Dyet.com / julkinen alue. Lähde: Wikimedia Commons.

Kalsiumsilikaatit ovat liukenemattomia veteen, mutta kun liityt tämän muodon hydratoitujen geelien (materiaalien, kuten hyytelön) kanssa, jotka silloin kun käyrät ovat erittäin kovia, kestäviä ja melkein läpäisemättömiä.

Tämä on aiheuttanut sen käytön rakennusteollisuudessa, koska niitä käytetään sementillä, tiileissä ja kosteuseristyspaneeleissa. Ne ovat myös osa materiaaleja hampaiden rei'itysten parantamiseksi, ja niitä on jopa tutkittu niiden käyttämiseksi luun uudistamisessa, toisin sanoen biomateriaalina.

He ovat ehdottaneet vähentämään joidenkin metallurgisten teollisuudenalojen aiheuttamaa pilaantumista. Niitä käytetään myös jarrujen kitkageneraattoreina ja ajoneuvojen kytkimissä.

[TOC]

Rakenne

Kalsiumsilikaatti voi sisältää muuttuvan määrän kalsiumoksidia (CAO) ja piidioksidia (SiO₂-A. Sen yleinen kaava on:

Xcao • YSIO₂• ZH₂JOMPIKUMPI

missä x, y, y z ovat numeroita, joilla voi olla erilaisia ​​arvoja.

CAO: n määrän on oltava välillä 3% - 35% (painon mukaan kuivilla pohjalla) ja SiO -pitoisuus₂ Sen on oltava 50-95% (kuivana pohjapainossa). Ne voivat olla vedettömiä (ilman vettä niiden rakenteessa, ts. Z = 0 kaavassa) tai ne voidaan hydroida (vedellä on niiden konformaatio).

Nimikkeistö

• Kalsiumsilikaatti
• Piilahapon kalsiumsuola
• Kalsium- ja piisioksidi

Ominaisuudet

Fyysinen tila

Erittäin hieno valkoinen tai valkoinen luu kiinteä.

Molekyylipaino

Cao -sio -kalsium -tavoitteet₂ tai Casio₃ = 116,16 g/mol

Sulamispiste

Casio kalsium -tavoitteet₃ = 1540 ° C

Tiheys

Casio kalsium -tavoitteet₃ = 2,92 g/cm3

Liukoisuus

Liukenematon veteen ja etanoliin.

PHE

5-prosenttisella kalsiumsilikaattilla valmistetun mudan voi olla pH 8,4-12,5.

Muut ominaisuudet

Kalsiumsilikaatti voidaan hydroida (vedellä molekyylissä) tai vedetöntä (ilman vettä molekyylissä), jossa on useita kalsiumin osuuksia CAO -oksidin ja piidioksidin muodossa piidioksidisioksidin muodossa₂.

Sillä on korkea veden imeytymiskyky. Kalsium -tavoitteet (CAO • SiO₂ tai Casio₃) erottuu sen loistosta ja valkoisuudesta, alhaisesta kosteudesta, matalasta haihtuvasta pitoisuudesta ja hyvästä öljyn imeytymisestä.

Voi palvella sinua: ratkaisujen kolgatiiviset ominaisuudetCasio kalsium -tavoitteet₃. Ondřej Mangl / Pub -verkkotunnus. Lähde: Wikimedia Commons.

Kalsiumsilikaattihydraateista erotetaan niistä, jotka on muodostettu lisäämällä vettä CA: hon₂Sitoa₅ ja CA: lle₃Sitoa₅. Näiden kahden yhdisteen nesteytystuotteet ovat runsaimpia tietyntyyppisissä sementeissä.

Saada

Kalsiumsilikaatti saadaan monin tavoin reagoimalla piipitoista materiaalia (kuten diatomatorit) ja kalsiumyhdisteet (kuten kalsiumhydroksidi (CA (OH)₂-A.

Kalsiumsilikaatti voidaan valmistaa esimerkiksi kalsiumoksidin (CAO) kalsinoimalla piidioksidilla (SiO₂) korkeissa lämpötiloissa.

Kun reaktio tehdään molaariseen syyyn 1: 1 (tämä tarkoittaa, että CaO -molekyylejä on sama määrä kuin SIO₂) Se johtaa kalsium -tavoitteita₃ o cao • siio₂-

Cao + siali₂ + Lämpö → Casio₃

Sovellukset

Tiilien hankkimisessa

Kalsiumsilikaatissa yksiköt tai tiilet valmistetaan rakennetta varten. Ne saadaan hienolla silceolla ja elävällä kalkkimateriaalilla tai hydratoituna Cal. Voit lisätä inerttejä pigmenttejä, jolloin saadaan erilainen väri tiili.

Yksiköt on muovattu paineessa ja kovettuneet autoklaavessa (höyryuuni) 170 ° C: ssa 4-6 tunnin ajan. Parannuskeinojen aikana jotain kalkista reagoi piipitoisen materiaalin kanssa kalsiumsilikaatti -hydraatin muodostamiseksi, joka pitää tiilen yhdessä.

Kalsiumsilikaattitiilet. Holger.Ellgaard/cc by-Sa (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Kalsiumsilikaattitiileillä on kuitenkin taipumus laajentua ja kutistuu enemmän kuin savitiilet, jotka voivat joskus aiheuttaa muuraushalkeamia.

Tämä on kiinnittänyt huomiota ja sitä on pidetty mahdollisesti vaarallisena.

Portland -sementissä

Kalsiumsilikaatit ovat osa Portland -sementtiä, joka on materiaali, jota käytetään laajasti rakennusteollisuudessa.

Portland Cement on hydraulinen sementti, joka tuotetaan suihkuttamalla materiaaleja pääasiassa hydratoituneille kalsium -silikaatteille ja kalsiumsulfaattikoteloille₄ (ja niin).

Sementtipinta. Sementti sisältää kalsium -silikaatteja koostumuksessaan. Kirjoittaja: Pexels. Lähde: Pixabay.

Se kovettuu nopeasti hydraatioreaktiosta, joka on tuotettu hydratoitulla kalsiumsilikaattigeelillä. Tämä johtaa vahvaan, tiheään ja vähän läpäisevään materiaaliin (joka ei anna veden kulkea).

Sen sisältämät silikaatit ovat Ca -trichalcal -silikaatti₃Sitoa₅ tai 3cao.Sitoa₂ ja dicalcic silcato ca₂Sitoa₄ tai 2cao.Sitoa₂.

Radioaktiivisen roskien immobilisoimiseksi

Kalsiumsilikaatit sementissä voivat vaihdella niiden painon perusteella. Portland -sementin koostumus voi muuttua rakennusrakenteen tyypin mukaan.

Voi palvella sinua: tyydyttymättömät hiilivedyt

Joitakin tämän sementin tyyppejä käytetään radioaktiiviseen roskien immobilisointiin, jotta se ei aiheuta vaurioita ihmisille tai ympäristölle.

Rakennusten eristeenä

Kalsiumsilikaatti palvelee mineraalivaahtolevyjä tai eristäviä mineraalilevyjä.

Kalsium silikoi arkkeja. Achim Hern/CC by (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Nämä palvelevat eristämään kosteuden seiniä. He sekoittavat Caon ja siion₂ Lisätään vedellä ja 3-6% selluloosaa, mikä parantaa reunojen joustavuutta ja stabiilisuutta.

Tuloksena oleva muta kaadetaan muotteihin ja lämmitetään sitten höyryllä korkeassa paineessa ja lämpötilassa erityisellä uunilla, jossa on höyry, nimeltään autoklaave.

Tuloksena on jäykkä vaahto, erittäin hienosti huokos, joka leikataan arkkeihin tai levyihin ja jota käsitellään erityisellä lisäaineilla, jotta vesi voi hylätä.

Kalsiumsilikaattivaahtoa käytetään rakennusalalla, etenkin seinien eristämiseksi ja kosteuden suojaamiseksi, mikä on hyödyllistä etenkin vanhojen rakennusten uusinnassa.

Metallurgisen teollisuuden pilaantumisen vähentämiseksi

Dicálcico silcato ca₂Sitoa₄ tai 2cao.Sitoa₂ Tätä löytyy kuonoista tai terästuotannon jätteistä on käytetty saostamaan liuenneet metallit jätevesihappoihin muista metallurgisista prosesseista.

Sakta tarkoittaa, että liuenneen metallin tulee osa kiinteää yhdistettä, joka menee säiliön pohjaan ja voidaan kerätä.

Jossakin jäteteollisuudessa on hyödyllisiä kalsiumsilikaatteja happoliuoksien saostamiseksi. Kirjoittaja: Skeze. Lähde: Pixabay.

CA₂Sitoa₄ Teräskuonassa esiintyy veden kanssa ja tuottaa CA: n (OH)₂ jolla on kyky neutraloida muiden prosessien metallien happoliuosten happamuus:

2 ca₂Sitoa₄ + 4 h₂O → 3cao.2SE₂.3H₂O + CA (OH)₂

Neutraloinnin lisäksi kalsiumsilikaattiyhdiste voi adsorboida joitain metalli -ioneja m²⁺ Vaihtamalla ion calcio ca²⁺. Alla on järjestelmä:

≡si-o-ca + m²⁺ → ˙si-o-m + ca²⁺

Metallia sisältävää kiinteää yhdistettä voidaan sitten käyttää toiseen tarkoitukseen, eikä sitä hylätä. Tämä on esimerkki teollisuusekologiasta.

Biomateriaalissa

Kalsiumsilikaattien keramiikka alkoi kokeilla biomateriaaleja vuodesta 1990. Niitä on tutkittu mahdollisesta käytöstä lukukudoksen uudistamisessa, koska niillä on parempi bioaktiivisuus muille materiaaleille.

Tämä johtuu siitä, että heillä on piitä (SI), jolla on olennainen rooli uuden luun muodostumiseen johtavissa mekanismeissa.

Voi palvella sinua: rikkihappo (H2SO4)

Kalsiumsilikaatteihin perustuvat sementit ovat kyky indusoida kalsium-/apatiittifosfaattipinnoite, kun ne upotetaan biologisiin nesteisiin ja edistävät kudosten uudistumista.

Kalsiumsilikaatit voivat toimia perustana biomateriaaleille, jotka sallivat luiden korjaamisen. https: // www.Tieteelliset.com // cc by-Sa (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Näistä syistä sitä pidetään tarkoituksenmukaisena materiaalina luiden korjaamiseksi.

Biodentineissa

Kalsiumsilikaatti on osa bientiiniä. Tämä on materiaali, jota käytetään hampaiden lävistysten, luun imeytymisen ja hampaiden juurten täyttämisen korjaamiseen.

Biodentine on bioaktiivinen sementti, jolla on vähän huokoisuutta, jonka mekaaninen voima tai kovuus on suurempi kuin muut materiaalit, ja muistuttaa dentiiniä.

Kalsiumsilikaatit ovat osa materiaaleja, jotka peittävät hampaiden rei'it. Jak / Pub -verkkotunnus. Lähde: Wikimedia Commons.

Se muodostuu trikcal -silikaatista (CA₃Sitoa₅), Dicalcic -silikaatti (CA₂Sitoa₅), kalsiumkarbonaatti (Caco₃) ja Zirchon -oksidi. Kun sekoittuu veden kanssa, kalsium -silikaatit muodostavat tarttuvan hydratoituneen geelin, joka kiinteän ajan jälkeen luomalla kovan rakenteen.

Sillä on positiivinen vaikutus hammasmassasoluihin ja nopeuttaa siltojen muodostumista dentiiniin, missä se korostaa sidostensa, mikrotutkimuksen ja kompressioresistenssin voimakkuutta.

Putki kalsiumsilikaatissa hampaiden parantamiseksi. Shaimaa abdelatif/cc by-Sa (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/4.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Muut sovellukset

Kalsiumsilikaatteja käytetään myös antiationing -aineena ja suodatus -avustajina.

Casio kalsium -tavoitteet₃ Sitä käytetään keramiikassa, laitteissa, joissa vaaditaan kitkaa, kuten jarrut ja ajoneuvojen kytkimet, ja metallien hankkimisessa.

Korkeasta kirkkaudesta ja valkoisesta Casiosta₃ Sitä käytetään maalien ja muovien täyttämiseen.

Viitteet

1. Ropp, r.C. (2013). Ryhmä 14 (C, SI, GE, SN ja PB) alkaliset maapallon yhdisteet. Kalsiumsilikaatteja. Alkalisten maapallon yhdisteiden tietosanakirjassa. ScienEdirect.com.
2. FAO (2015). Kalsiumsilikaatti. 80^th JECFA (2015) ja julkaistu julkaisussa FAO JECFA -monografiat 17. Toipunut FAO: sta.org.
3. Harrisson, a.M. (2019). Portland -sementin perustuslaki ja eritelmä. Kalsiumsilikaattien hydraatti. Lea: n sementin ja betonin kemiassa (viides painos). ScienEdirect.com.
4. Gellert, R. (2010). Epäorgaaniset mineraalimateriaalit eristettäväksi rakennuksissa. Kalsiumsilikaattivaahto ja mineraalivaahto. Materiaaleissa energiatehokkuutta ja lämmön mukavuutta varten. ScienEdirect.com.
5. Goudouri, O-M. et al. (2016). Cgaracteriso Bioceremic -telineiden hajoamiskäyttäytymisen. Apatiitti/wollastonite -telineet. Kudostelineiden karakterisoinnissa ja suunnittelussa. ScienEdirect.com.
6. Rani, P. et al. (2019). Hammasmassan peittäviä nanokomposiiteja. Biodentiini. Nanokomposiittimateriaalien sovelluksissa hammaslääketieteessä. ScienEdirect.com.
7. Ingham, J.P. (2013). Betonituotteet. Kalsiumsilikaattiyksiköt. Geomateriaaleissa mikroskoopin alla. ScienEdirect.com.
8. Eyovan, m.Yllyttää. Ja Lee, W.JA. (2005). Radioaktiivisten jätteiden immobilisaatio sementtiin. Hydraulinen sementti. Johdanto ydinjätteen immobilisaatioon. ScienEdirect.com.
9. Ramachandra Rao, S. (2006). Resurssien palautus ja kierrätys metallurgisista jätteistä. Kalsiumsilikaatti liuenneen metallien saostus. Jätehuolto -sarjassa. ScienEdirect.com.
10. Prati, c. ja gandolfi, m.G. (2015). Kalsiumsilikaattibioaktiiviset sementit: biologiset näkökulmat ja kliiniset sovellukset. Dent Mater, 2015 AP; 31 (4): 351-70. NCBI toipunut.Nlm.NIH.Hallitus.