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可溶性硅酸盐中的硅酸钠及其应用

时间:2023-10-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:可溶性硅酸盐中,硅酸钠是最常见的,它的水溶液俗称水玻璃。黏土的主要成分是硅酸盐。传统的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦和耐火材料等。硅酸盐工业种类很多,反应原理也比较复杂,这里仅简单介绍玻璃、水泥和陶瓷等。传统陶瓷是由黏土、长石和石英等无机物经塑形烧制成的一类硅酸盐制品。

可溶性硅酸盐中的硅酸钠及其应用

1.硅酸盐

硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分,自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物约占地壳质量的5%。硅酸盐种类很多,结构也很复杂,通常可用二氧化硅和金属氧化物来表示其组成。例如,硅酸钠(Na2SiO3)可表示为Na2O·SiO2高岭石[Al2(Si2O5)(OH)4]可表示为Al2O3·2SiO2·2H2O。

许多硅酸盐都是不溶于水的。可溶性硅酸盐中,硅酸钠是最常见的,它的水溶液俗称水玻璃。水玻璃是无色黏稠的液体,是一种矿物胶,可用作建筑上的黏合剂、耐酸水泥掺料等。硅酸钠不能燃烧且不易受腐蚀,可用作防腐剂、耐火材料等。木材纺织品等浸过水玻璃后,不但能防腐而且不易着火。

黏土的主要成分是硅酸盐。黏土的种类很多,常见的有高岭土和一般黏土。黏土是制造陶瓷器的主要原料。

2.硅酸盐工业

以含硅物质为原料,经过加热制成硅酸盐的工业叫作硅酸盐工业。传统的硅酸盐工业产品有水泥、玻璃、陶瓷、砖瓦和耐火材料等。硅酸盐工业种类很多,反应原理也比较复杂,这里仅简单介绍玻璃、水泥和陶瓷等。

(1)水泥和玻璃。

在水泥制作过程中,要加入适量的石膏以调节水泥的硬化速度。水泥、玻璃既不是晶体,也不是简单成分的混合物,都是更复杂的混合物,其中玻璃称作玻璃态物质。表3-4对水泥和玻璃进行了比较。

表3-4 水泥和玻璃的比较

(2)陶瓷。

传统陶瓷是由黏土、长石石英等无机物经塑形烧制成的一类硅酸盐制品。

瓷器是用纯黏土(即高岭土,又称瓷土)和长石、石英粉按一定的比例混合塑形,在1 000℃下煅烧成素瓷,经上釉后,再在1 400℃高温下二次煅烧制成的。

生产陶器多用不纯的黏土为原料,制作过程和瓷器相同,但烧制温度较低,且多不上釉。(www.xing528.com)

图3-37 硅酸盐生产

资料在线

几种新型陶瓷材料

高温结构陶瓷 高温结构陶瓷包括氮化硅(Si3N4)陶瓷、碳化硅(SiC)陶瓷等。氮化硅具有较高的硬度和耐磨性、较强的抗化学侵蚀性和电绝缘性等。用氮化硅陶瓷制成的陶瓷发动机,由于能耐高温又不需要水冷系统,使热效率大幅度提高,节省了燃料,减轻了汽车的重量。

生物陶瓷 在修复或再造人体器官或组织时,需要将人工器官植入体内,这就要求选用的材料对机体无排异反应,不会引起代谢作用异常。生物陶瓷能达到这些要求,适于植入人体。例如,氧化铝陶瓷做成的假牙与天然牙齿十分接近,这种陶瓷还可以用于制造膝关节、肘关节、肩关节等;氧化锆陶瓷的强度、断裂韧性和耐磨性比氧化铝陶瓷要好,也可以用于制造假牙、骨和骨关节等。

压电陶瓷 具有压电效应的陶瓷称为压电陶瓷。压电陶瓷主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。

图3-38 几种新型陶瓷材料

活动探究

一、以小组为单位调查国内外目前的大气污染状况,形成一份调查报告或出一期板报。

二、化学知识演讲赛:任选氯、硫、氮、硅四种元素的一种,以生活中的化学为主题,以该元素所涉及的单质及其化合物在日常生活中的应用为内容,利用班会或自习时间组织一次演讲比赛。

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