Natriumsilicate

Natriumsilicate sind chemische Verbindungen aus der Gruppe der Natriumverbindungen und Silicate, die in mehreren molaren Verhältnissen vorkommen (Monosilicat, Metasilicat, Polysilicat, ...). Je nach Art der Herstellung und dem Reinheitsgrad sind sie mehr oder weniger hydratisiert oder löslich. Daneben wird auch noch das Natriumsalz Na₄SiO₄ der Orthokieselsäure Si(OH)₄ als Natriumorthosilikat bezeichnet.

Vorkommen

Natürlich kommen Natriumsilicate in Form der Mineralien Ertixiit Na₂Si₄O₉ und Natrosilit Na₂Si₂O₅ vor.^[1]

Gewinnung und Darstellung

Natriumsilicate in amorpher Form werden durch Zusammenschmelzen von Siliciumdioxid und Natriumoxid (oder Natriumcarbonat unter Entwicklung von Kohlendioxid) in molaren Verhältnissen zwischen 1:1 bis 4:1 hergestellt. Die so erhaltenen Feststoffe werden bei etwa 150 °C und 5 bar Dampfdruck in Wasser gelöst um eine Lösung in Wasser (Natronwasserglas) zu erhalten.

$\mathrm{Na_2CO_3 + SiO_2 \longrightarrow Na_2SiO_3 + CO_2}$

Eigenschaften

Natriumsilicate

Name	Natriumorthosilikat	Dinatriummetasilikat Natriummetasilikat E 550	Dinatriumdisilikat	Dinatriumtrisilikat
Strukturformel
CAS-Nummer	13472-30-5	6834-92-0 13517-24-3 Nonahydrat 10213-79-3 Pentahydrat	13870-28-5	13870-30-9
	1344-09-8 (unspezifiziert)
PubChem	26051	23266	61699	23266
Summenformel	Na4O4Si	Na2O3Si	Na2O5Si2	Na2O7Si3
Molare Masse	184,04 g·mol−1	122,06 g·mol−1	182,15 g·mol−1	242,23 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Kurzbeschreibung	als Reinstoff farbloser und geruchloser Feststoff
Schmelzpunkt	1018 °C[2]	1098 °C[3]
Dichte	1,39 g·cm−3[2]	2,61 g·cm−3[3]
Löslichkeit	löslich in Wasser (175…350 g·l−1 bei 20 °C)[2][3]
GHS- Einstufung [4] [5]	keine GHS-Piktogramme	Gefahr	keine Einstufung verfügbar	keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze	keine H-Sätze	314-335	siehe oben	siehe oben
	keine EUH-Sätze	keine EUH-Sätze	siehe oben	siehe oben
	keine P-Sätze	261-​280-​305+351+338-​310	siehe oben	siehe oben
Gefahrstoff- kennzeichnung [6] [2]	keine Einstufung verfügbar	Ätzend (C)	Reizend (Xi)
R-Sätze		34-37	36/37/38
S-Sätze		(1/2)-13-24/25-36/37/39-45	26

Natriumsilicate sind kristalline oder als Gemisch verschiedener Silicate glasartige (amorphe) Feststoffe bzw. in Wasser viskose Lösungen. Als Reinstoff sind sie farblos, technische Produkte erscheinen durch Verunreinigungen leicht blau bis grün oder gelb bis braun. Natronwasserglas reagiert infolge teilweiser Hydrolyse alkalisch. Durch das Kohlendioxid der Luft wird die Lösung allmählich neutralisiert, wobei je nach Konzentration Fällungsprodukte der Kieselsäure entstehen. Natriummetasilicat kommt daneben noch in mehreren Hydratformen vor, wobei das Nonahydrat bei 48 °C und das Pentahydrat bei 72 °C schmilzt.^[3]

Verwendung

Silicate haben ein so breites Anwendungsgebiet, dass nur einige wichtige Anwendungen aufgeführt werden. Diese werden hauptsächlich in Form von sogenanntem Wasserglas (wasserlösliche Silicate von Alkalimetallen, vornehmlich von Natrium und Kalium) eingesetzt. Natriumsilicat wird als Bindemittel, Brandschutzmaterial sowie als Puffer und Stabilisator für Chemikalien (z. B. H₂O₂), für die Brikettierung von Kohle, Glas, Erz, beim Papier-Recycling, beim Beschichten von Papier und zur Metallentfettung verwendet. Es ist auch in Waschmitteln, Bleichlaugen, Seifen, Reinigungsmitteln, Zementen, Mörtel, keramischen Erzeugnissen, Anstrichfarben und kosmetischen Präparaten enthalten.

Weblinks

 Commons: Natriumsilicate – Sammlung von Bildern und/oder Videos und Audiodateien

• Sodium silicates (KEMI)
• Verfahren zur Herstellung von kristallinen Natriumsilikaten (FreepatentsOnline)
• lösliche Silikate (InChem)
• Ein Beitrag zur Kenntnis der Kieselsäure (PDF, ETH Zürich)

Einzelnachweise

1. ↑ Mineraliensuche (Mineralienatlas)
2. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu Natriumsilikat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. September 2009 (JavaScript erforderlich)
3. ↑ ^{a b c d} Eintrag zu Dinatriummetasilikat in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 29. September 2009 (JavaScript erforderlich)
4. ↑ Datenblatt Sodium orthosilicate hydrate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 4. Mai 2011.
5. ↑ Datenblatt Sodium metasilicate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 4. Mai 2011.
6. ↑ Eintrag zu CAS-Nr. 6834-92-0 im European chemical Substances Information System ESIS