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

In der Natur kommen Natriumsilicate in Form der Mineralien Ertixiit Na₂Si₄O₉ und Natrosilit Na₂Si₂O₅ vor.

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.

Natriumorthosilicat:

$\mathrm{2}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{4}}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Natriummetasilicat:

$\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{⟶}\mathrm{N}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}$

Eigenschaften

Natriumsilicate

Name	Natriumorthosilicat	Dinatriummetasilicat Natriummetasilicat E 550	Dinatriumdisilicat	Dinatriumtrisilicat
Strukturformel
CAS-Nummer	Vorlage:CASRN	Vorlage:CASRN Vorlage:CASRN (Nonahydrat) Vorlage:CASRN (Pentahydrat)	Vorlage:CASRN	Vorlage:CASRN
	Vorlage:CASRN (unspezifiziert)
ECHA-InfoCard	Vorlage:ECHA	Vorlage:ECHA Vorlage:ECHA Vorlage:ECHA	Vorlage:ECHA	Vorlage:ECHA
	Vorlage:ECHA
PubChem	Vorlage:PubChem	Vorlage:PubChem	Vorlage:PubChem	Vorlage:PubChem
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	1098 °C 48 °C (Nonahydrat) 72 °C (Pentahydrat)
Dichte	1,39 g·cm−3	2,61 g·cm−3
Löslichkeit	löslich in Wasser (175…350 g·l−1 bei 20 °C)
GHS- Kennzeichnung	Vorlage:GHS-Piktogramme	Vorlage:GHS-PiktogrammeGefahr	Vorlage:GHS-Piktogramme	Vorlage:GHS-Piktogramme
H- und P-Sätze	Vorlage:H-Sätze	Vorlage:H-Sätze	Vorlage:H-Sätze	Vorlage:H-Sätze
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	Vorlage:P-Sätze Vorlage:P-Sätze Vorlage:P-Sätze Vorlage:P-Sätze	Vorlage:P-Sätze	Vorlage:P-Sätze	Vorlage:P-Sätze
Tox-Daten		Vorlage:ToxDaten

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.

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 um die Farbstoffe zu entfernen (Deinking), 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.

Risikobewertung

Dinatriummetasilicat wurde 2015 von der EU gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) im Rahmen der Stoffbewertung in den fortlaufenden Aktionsplan der Gemeinschaft (CoRAP) aufgenommen. Hierbei werden die Auswirkungen des Stoffs auf die menschliche Gesundheit bzw. die Umwelt neu bewertet und ggf. Folgemaßnahmen eingeleitet. Ursächlich für die Aufnahme von Dinatriummetasilicat waren die Besorgnisse bezüglich Verbraucherverwendung, hoher (aggregierter) Tonnage und hohes Risikoverhältnis (Risk Characterisation Ratio, RCR) sowie der möglichen Gefahr durch reproduktionstoxische Eigenschaften. Die Neubewertung fand ab 2015 statt und wurde von Lettland durchgeführt. Anschließend wurde ein Abschlussbericht veröffentlicht.

Weblinks

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Literatur

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