سيليكات الصوديوم Sodium Silicate

سيليكات الصوديوم و يطلق عليه أيضا اسم الزجاج مائي Water glass أو الزجاج القابل للذوبان (الزجاج الذواب) soluble glass ، وهو مركب يحتوي على أكسيد الصوديوم (Na₂O) والسيليكا (ثاني أكسيد السيليكون ، SiO₂) و الذي يشكل مادة صلبة زجاجية ذات خاصية مفيدة للغاية تتمثل في كونه قابل للذوبان في الماء.

و يُباع الزجاج المائي ككتل صلبة أو على شكل مسحوق أو كسائل شراب صافٍ. و يتم استخدامه كمصدر مناسب للصوديوم بالنسبة للعديد من المنتجات الصناعية مثل منظفات الغسيل و المواد لاصقة و في مصانع معالجة المياه ، وفي العديد من التطبيقات الأخرى.

 

تصنيع و إنتاج سيليكات الصوديوم Sodium Silicate

لقد تم تصنيع سيليكات الصوديوم منذ القرن التاسع عشر ، ولم تتغير المبادئ الأساسية لصنع “سيليكات الصودا” منذ ذلك الوقت. و يتم إنتاجه عادة عن طريق تحميص كميات مختلفة من رماد الصودا (كربونات الصوديوم ، Na₂CO₃) ورمل السيليكا (SiO₂) في فرن عند درجات حرارة تتراوح بين 1000 و 1400 درجة سبليزية ، وهي عملية التي تنتج ثاني أكسيد الكربون (CO₂) و سيليكات الصوديوم (Na_2xSiO_2+x أو Na₂O)_x·SiO₂ ؛ وعادة ما يتم تمثيلها بمكوناتها Na₂O و SiO₂ )،

Na₂CO₃ + SiO₂→ Na₂O∙SiO₂ + CO₂

و ينتج هذا التحميص كتلًا زجاجية مدمجة تسمى كسارة الزجاج cullet ، والتي يمكن تبريدها وبيعها على هذا الشكل أو طحنها وبيعها كمساحيق. يمكن تغذية الزجاج المكسرفي مفاعلات مضغوطة لتذويبها في الماء الساخن. و من ثم يبرد المحلول إلى سائل لزج ويباع في عبوات تتراوح أحجامها من الجرار الصغيرة إلى البراميل الكبيرة أو الخزانات.
و يمكن أيضًا تحضير سائل سيليكات الصوديوم مباشرةً عن طريق إذابة رمل السيليكا تحت الضغط في محلول مائي ساخن من الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم ، NaOH):

2NaOH + SiO₂ → Na₂O∙SiO₂ + H₂O

في أي من طريقي الإنتاج ، كلما زادت نسبة SiO₂ إلى Na₂O زاد تركيز كلا المكونين و بالتالى تزداد لزوجة المحلول. و اللزوجة هي نتاج لتشكيل بوليمرات (مبلمرات) السيليكات ، فذرات السيليكون (Si) والأكسجين (O) والتي يتم ربطها بواسطة الروابط التساهمية في هياكل سلسلة أو حلقة كبيرة سالبة الشحنة تشتمل على أيونات الصوديوم المشحونة موجبة وكذلك جزيئات الماء. و يمكن تجفيف المحاليل اللزجة العالية لتشكيل حبات تشبه الزجاج من سيليكات الصوديوم المائي.

و يمكن تعبئتها بالحبيبات للبيع للمستخدمين التجاريين تمامًا مثل كسارات الزجاج المطحونة ، ولكنها تذوب بسهولة أكبر من الشكل اللامائي لزجاج الماء.

إن مثل هذه الخصائص تجعل سيليكات الصوديوم المائية مثالية للاستخدام في أحد المنتجات الاستهلاكية الأكثر شيوعًا: منتجات التنظيف الجاف و المنظفات المستخدمة في غسالات الصحون. إن حموض سيليكات الصوديوم الذائبة تتراوح ما بين المعتدلة إلى قلوية عالية ، وفي المنظفات تساعد هذه الخاصية في إزالة الدهون والزيوت ، و معادلة الحموض، و تكسيرالنشويات والبروتينات. و نفس هذه الخاصية تجعل المركب مفيدًا في إزالة الحبر من الأوراق وفي تبييض لب الورق.

تستخدم كميات صغيرة من سيليكات الصوديوم المذابة في معالجة إمدادات المياه البلدية وكذلك مياه الصرف الصحي ، حيث تمتص الأيونات المعدنية وتساعد في تكوين تجمعات فضفاضة من جزيئات تسمى الكدرات flocs (كدرات: ندفات تجمعات ضعيفة التماسك لجزيئات وكتل صغيرة) ، والتي تقوم بتصفية مياه المواد المعلقة غير المرغوب فيها.

يتفاعل سيليكات الصوديوم السائلة تحت الظروف الحمضية لتشكيل هلام زجاجي صلب، وهذه الخاصية تجعلها مفيدة كعامل ربط في المنتجات الأسمنتية مثل الخرسانة وعجلات الجلخ. كما أنها مادة لاصقة ممتازة للزجاج أو البورسلين.

كما الاستخدام التقليدي لسيليكات الصوديوم المذابة هو كمادة حافظة للبيض. فالبيض الطازج المخزّن في ظروف باردة في محلول سيليكات لزج سيبقى لعدة أشهر.

هناك العديد من تركيبات سيليكات الصوديوم ، اعتمادًا على كميات Na₂O و SiO₂. وهناك أيضًا زجاج سيليكات آخر يتم فيه استبدال الصوديوم بمعادن قلوي آخر ، مثل البوتاسيوم أو الليثيوم. بعض الزجاج مناسب أكثر من غيرها لتطبيقات معينة ، ولكنها تشترك جميعها في نفس خاصية كونها مادة صلبة زجاجية تذوب في الماء لتكوين محلول قلوي.

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :