Was ist Kaliumsilicat?
Kaliumsilicat ist ein Silicat des Kaliums mit der chemischen Formel K2SiO3.
Es ist bei Raumtemperatur ein weißer Feststoff oder eine hochviskose, sprudelnde Flüssigkeit, die in ihrer Form an Wasserglas erinnert. Es wird durch die Reaktion von Kaliumhydroxid mit Kieselsäure in einem Nass- oder Trockenverfahren synthetisiert.
Es liegt häufig in hydratisiertem Wasser vor und ist in verschiedenen Zusammensetzungen bekannt, z. B. als K2O, SiO2 und H2O. Die meisten werden bei Temperaturen über 200 °C gewonnen, und ihr Vorhandensein bei Raumtemperatur ist nicht bestätigt worden.
Anwendungen von Kaliumsilicat
Kaliumsilicat wird für eine Vielzahl von Zwecken verwendet, am häufigsten jedoch als Pflanzendünger. Da Kalium zusammen mit Kalzium und Magnesium für das Pflanzenwachstum notwendig ist, werden Verbindungen dieser Mineralien mit Kieselsäure als Silikatdünger verkauft.
Viele werden industriell mit einem SiO2-K2O-Verhältnis (Molverhältnis) von 2~3 hergestellt und als Beschichtungsmaterial für Schweißstäbe, als Härter in Farben, als Rohstoff für Reinigungsmittel und in anderen Zusammensetzungen je nach Anwendung verwendet.
Funktionsweise von Kaliumsilicat
Kaliumsilicat wird häufig in wässriger Lösung gehandhabt. Es hat ähnliche Eigenschaften wie Natriumsilikat: Es ist eine viskose Flüssigkeit, farblos, geruchlos und stark alkalisch. Der Kontakt mit Haut und Augen verursacht Reizungen. Leicht mischbar in Wasser und unlöslich in Ethanol. Unter normalen Bedingungen stabil, reagiert jedoch in Kontakt mit Säuren unter Bildung von Kieselgel.
Wässrige Kristalle von Natriumsilikat sind gut bekannt, wie Natriummetasilikat 9-Hydrochlorid, Natriummetasilikat 5-Hydrochlorid und Natriumsesquisilikat 5-Hydrochlorid. Im Gegensatz dazu sind die Bedingungen für das Vorhandensein wasserhaltiger Kristalle von Kaliumsilicat sehr begrenzt.
Struktur des Kaliumsilikats
Silikat-Tetraeder sind über gemeinsame Sauerstoffatome zu einem dreidimensionalen Netzwerk aus Silicium- und Sauerstoffatomen verbunden. In dieses Netzwerk sind Kaliumkationen eingebaut, die die Räume zwischen den Silikat-Tetraedern ausfüllen und die negative Ladung der Sauerstoffatome ausgleichen.
In wässriger Lösung liegen sie als verkettete Metasilikat-Ionen und nicht als Orthosilikat-Ionen vor. Mit abnehmender Kaliumionenkonzentration kommt es zu Verzweigungen und Vernetzungen der Silikat-Ionen, sodass eine Netzwerkstruktur entsteht.
Weitere Informationen über Kaliumsilicat
1. Verwendung von Kaliumsilicat als Düngemittel
Kaliumsilicat wird häufig als Düngemittel verwendet, da es den Pflanzen sowohl Kalium als auch Silizium liefert, beides wichtige Nährstoffe für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzen. Es wird als Düngemittel hergestellt, indem es mit Flugasche oder Magnesiumhydroxid gemischt und kalziniert wird.
Kalium ist einer der wichtigsten Nährstoffe für Pflanzen und wird für verschiedene physiologische Prozesse wie Photosynthese, Wasserregulierung und Proteinsynthese benötigt.
Obwohl Silizium nicht als essentieller Nährstoff für Pflanzen gilt, hat es nachweislich eine Reihe positiver Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum und die Pflanzengesundheit, einschließlich einer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegenüber Schädlingen und Krankheiten und einer größeren Toleranz gegenüber nicht-biotischen Stressfaktoren wie Trockenheit und Hitze.
2. Umweltsicherheit von Kaliumsilicat-Düngemitteln
Kaliumsilikat-Düngemittel gelten als umweltverträglich. Kaliumsilikatdünger selbst haben einen pH-Wert von etwa 10, aber da es sich um physiologisch neutrale Düngemittel handelt, sind die Veränderungen des pH-Werts im Boden gering. Er fließt auch nicht durch Regenwasser ab, sodass die Nährstoffe im Boden verbleiben und langsam an die Pflanzen abgegeben werden können.
3. Verwendung von Kaliumsilicat als Oberflächenmodifikator
Bei der Verwendung von Kaliumsilikat als Oberflächenmodifizierungsmittel für Beton reagiert das Modifizierungsmittel mit dem Kalziumhydroxid im Beton und bildet ein Gel mit einer zementhydratähnlichen Zusammensetzung, selbst wenn nach dem Bau Risse auftreten.
Es bildet eine wasserundurchlässige und vor Zersetzung schützende Schicht und kann Risse selbst reparieren. Die abdichtende und den Verfall verhindernde Wirkung kann über einen langen Zeitraum hinweg nachgewiesen werden, was zu äußerst dauerhaften Betonstrukturen und reduzierten Lebenszykluskosten führt. Wird häufig im Gemisch mit Natriumsilikat verwendet.