Qu’est-ce que le silicate de sodium ?
Le silicate de sodium est le nom générique des sels de sodium de l’acide silicique.
Il est disponible dans différentes compositions, notamment Na4SiO4, Na2Si2O5 et Na2Si4O9, mais le silicate de sodium est communément appelé métasilicate de sodium, Na2SiO3.
Le silicate de sodium est un solide cristallin incolore à température ambiante et soluble dans l’eau. Sa solution aqueuse concentrée est irritante et est appelée verre d’eau. Lorsque l’on ajoute de l’acide chlorhydrique au verre soluble, on obtient de l’acide silicique. La viscosité dépend du rapport entre l’acide silicique et le sodium.
Utilisations du silicate de sodium
Le silicate de sodium est utilisé dans diverses situations, notamment dans les adhésifs et les céramiques. Le silicate de sodium est utilisé comme adhésif dans la production de divers produits en papier, tels que les mandrins de papier toilette et le carton, en raison de sa grande sécurité et de son faible impact sur l’environnement.
Dans le domaine de la céramique, le fait de revêtir de silicate de sodium les poignées des gobelets et d’autres parties du gobelet avant de les fixer au gobelet permet d’éviter les dommages dus à la formation de mousse.
Le silicate de sodium est également utilisé comme inhibiteur de rouille pour les métaux. Le métal réagit avec le silicate de sodium, produisant une couche d’acide silicique et d’oxydes métalliques à la surface du métal, empêchant ainsi toute érosion ultérieure.
Le silicate de sodium est également utilisé comme additif dans les savons et les détergents, les matériaux de construction et les fonderies. Les dérivés du silicate de sodium comprennent le gel de silice, la zéolithe et l’acide silicique anhydre.
Propriétés du silicate de sodium
Les solutions aqueuses de silicate de sodium sont faiblement alcalines ; la solution est stable à partir d’un pH de 10,2. L’ajout d’acide abaisse le pH et augmente la viscosité en raison de la formation de liaisons siloxanes.
Les solutions aqueuses de silicate de sodium réagissent avec les métaux lourds et d’autres substances, ce qui entraîne une précipitation. Cette propriété est largement utilisée dans le traitement des eaux usées et de l’eau. Lorsque de l’alcool, du phénol ou de l’aldéhyde sont ajoutés au silicate de sodium, celui-ci se déshydrate et libère un gel de silicate.
Types de silicate de sodium
Le silicate de sodium est un silicate de sodium, généralement exprimé par Na2O, nSiO2 et mH2O. En fonction du rapport entre les trois composants, il existe divers types de silicate de sodium présentant des propriétés physiques et chimiques différentes sous forme vitreuse, cristalline et en solution aqueuse. Industriellement, il est fabriqué avec un rapport SiO2/Na2O compris entre 0,5 et 4.
Les silicates de sodium cristallins comprennent l’orthosilicate de sodium (2Na2O-SiO2.xH2O), le sesquisilicate de sodium (3Na2O-2SiO2.xH2O) et le métasilicate de sodium (Na2O-SiO2.xH2O). Des solutions aqueuses (verre soluble) sont également disponibles dans différents rapports de Na2O et SiO2, tels que le No. 1 et le No. 2.
Structure du silicate de sodium
La structure du silicate de sodium varie en fonction de son type, mais consiste généralement en des tétraèdres de silicate liés par des atomes d’oxygène partagés, formant un réseau tridimensionnel d’atomes de silicium et d’oxygène. Les cations de sodium sont incorporés dans le réseau, remplissant les espaces entre les tétraèdres de silicate et équilibrant la charge négative des atomes d’oxygène.
En solution aqueuse, ils existent sous forme d’ions métasilicates enchaînés plutôt que d’ions orthosilicates. Lorsque la concentration en ions sodium diminue, les ions silicate se ramifient et se réticulent, donnant naissance à une structure en réseau.
Autres informations sur le silicate de sodium
1. Comment le silicate de sodium est-il produit ?
Le silicate de sodium (verre soluble) peut être produit par voie sèche ou humide.
Dans le procédé par voie sèche, le sable siliceux est d’abord mélangé à de l’hydroxyde de sodium ou à du carbonate de sodium, puis fondu. Le calcin et l’eau qui en résultent sont dissous dans un autoclave, filtrés à travers un filtre-presse et le rapport molaire est ajusté pour obtenir du Silicate de sodium.
Dans le procédé humide, l’hydroxyde de sodium et le sable siliceux réagissent dans un autoclave avec de la vapeur d’eau sous pression. Le silicate de sodium est ensuite filtré et concentré.
2. Histoire du silicate de sodium
Le silicate de sodium a acquis une reconnaissance scientifique et a commencé à être étudié sérieusement vers les années 1820. L’Allemand von Fucks a proposé de l’utiliser dans les adhésifs, le ciment, etc. À partir de 1920, la production industrielle a commencé aux États-Unis et en Europe, et des applications ont été développées.