Силикагель

редактировать
Силикагель
Силикагель pb092529.jpg
Идентификаторы
Номер CAS
ChemSpider
  • нет
ECHA InfoCard 100.065.880 Измените это на Wikidata
CompTox Dashboard (EPA )
Свойства
Химическая формула SiO 2
Молярная масса 60,08 г / моль
Внешний видПрозрачные шарики
Запах Без запаха
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒ N (что такое ?)
Ссылки на ink

Силикагель является аморфным и пористая форма диоксида кремния (диоксид кремния), состоящая из нерегулярного трехмерного каркаса из чередующихся атомов кремния и кислорода с размером нанометра - пустоты и поры. Пустоты могут содержать воду или другие жидкости или могут быть заполнены газом или вакуумом. В последнем случае материал правильно называется диоксид кремния ксерогель.

Ксерогель кремнезема с средний размер пор 2,4 нанометра имеет сильное сродство к молекулам воды и широко используется в качестве осушителя . Оно твердое и полупрозрачное, но значительно мягче массивного кварцевого стекла или кварца ; и остается твердым при насыщении водой.

Ксерогель кремнезема обычно продается в виде крупных гранул или шариков диаметром несколько миллиметров. Некоторые зерна могут содержать небольшое количество индикаторного вещества, меняющего цвет, когда они впитали немного воды. Небольшие бумажные конверты, содержащие гранулы ксерогеля кремнезема, обычно с предупреждением «не ешьте», часто включаются в упаковку с сухим кормом, чтобы поглотить влажность, которая может вызвать порчу пищи.

«Влажный» силикагель, который может быть свежеприготовлен из растворов силиката щелочи , может отличаться по консистенции от мягкого прозрачного геля, подобно желатину или агару, до твердого твердого вещества, а именно ксерогеля, заболоченного водой. Иногда он используется в лабораторных процессах, например, для подавления конвекции в жидкостях или предотвращения осаждения взвешенных частиц.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Типа
  • 3 Свойства
  • 4 Регенерация
  • 5 Подготовка
  • 6 Использование
    • 6.1 Десикант
    • 6.2 Химия
    • 6.3 Наполнитель для кошачьего туалета
    • 6.4 Пищевая добавка
    • 6.5 Фильтрация воды
    • 6.6 Индикатор влажности (синий / оранжевый силикагель)
  • 7 опасностей
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

История

Силикагель существовал еще в 1640-х годах как научная диковинка. Он использовался в Первой мировой войне для адсорбции паров и газов в канистрах противогазов. Синтетический способ получения силикагеля был запатентован профессором химии Уолтером А. Патриком из Университета Джона Хопкинса в 1918 году.

Во Второй мировой войне силикагель был незаменим. в военных усилиях по сохранению пенициллина в сухом состоянии, защите военной техники от повреждения влагой, в качестве жидкого крекинга катализатора для производства высокооктанового бензин и в качестве носителя катализатора для производства бутадиена из этанола (сырье для производства синтетического каучука ).

Типы

  • Тип A - прозрачные гранулы, приблизительный диаметр пор: 2,5 нм, высыхающие и влагонепроницаемые свойства, могут использоваться в качестве носителей катализатора, адсорбентов, сепараторов и адсорбентов переменного давления.
  • Тип B - полупрозрачные белые гранулы, диаметр пор: 4,5–7,0 нм, жидкие адсорбенты, осушители и носители отдушек, также могут использоваться в качестве носителей катализатора, наполнителя для кошачьих туалетов.
  • Тип C - полупрозрачные, микропористые состав, сырье для приготовления силикагелевого наполнителя. Дополнительно высушенный и просеянный, он образует макропористый силикагель, который используется в качестве осушителя, адсорбента и носителя катализатора.

Гель кремнеземистого оксида алюминия - светло-желтый, химически стабильный, огнестойкий, нерастворимый, за исключением щелочи или плавиковой кислоты. Поверхностная полярность, термическая стабильность, производительность выше, чем у мелкопористого силикагеля.

Стабилизирующий силикагель - некристаллический микропористый твердый порошок, нетоксичный, огнестойкий, используемый в пивоварении из зерен для пива для улучшения вкуса, прозрачности, цвета и пены, удаления примесей, не являющихся микроорганизмами.

Свойства

Высокая удельная поверхность силикагеля (около 800 м / г) позволяет ему легко адсорбировать воду, что делает его полезным в качестве влагопоглотителя (осушающего агента). Силикагель часто описывается как «впитывающий» влагу, что может быть уместным, когда игнорируется микроскопическая структура геля, как в упаковках силикагеля или других продуктах. Однако материал силикагель удаляет влагу за счет адсорбции на поверхности своих многочисленных пор, а не за счет поглощения основной массой геля.

Регенерация

После насыщения водой гель можно регенерировать, нагревая его до 120 ° C (250 ° F) в течение 1-2 часов. Некоторые типы силикагеля «лопаются» при воздействии достаточного количества воды. Это вызвано разрушением сфер диоксида кремния при контакте с водой.

Получение

Водный раствор силиката натрия подкисляют с образованием студенистого осадка, который промывают. затем обезвоживают с получением бесцветного силикагеля. Когда требуется видимая индикация содержания влаги в силикагеле, следует использовать тетрахлорокобальтат (II) аммония (NH 4)2CoCl 4 или хлорид кобальта CoCl 2 Это приведет к тому, что гель станет синим в сухом состоянии и розовым при гидратации. Из-за связи между раком и хлоридом кобальта он был запрещен в Европе для силикагеля. Альтернативный индикатор - метиловый фиолетовый который становится оранжевым в сухом состоянии и зеленым при гидратации.

Использует

Десикант

Силикагель является обычно используемым влагопоглотителем в виде шариков, упакованных в проницаемый мешок

Во многих изделиях влага способствует рост плесени и порча. Конденсация может также повредить другие предметы, такие как электроника, и может ускорить разложение химикатов, например, содержащихся в витаминных таблетках. Благодаря пакетам с силикагелем эти предметы можно хранить дольше.

Силикагель также можно использовать для поддержания относительной влажности внутри высокочастотной радио- или спутниковой системы передачи. m волновод как можно ниже (см. также буферизация влажности ). Чрезмерное накопление влаги внутри волновода может вызвать искрение внутри самого волновода, повредив усилитель мощности, питающий его. Кроме того, капли воды, которые образуются и конденсируются внутри волновода, изменяют характеристический импеданс и частоту, ухудшая сигнал. Небольшая система сжатого воздуха (похожая на небольшой домашний аквариумный насос) обычно используется для циркуляции воздуха внутри волновода над банкой с силикагелем.

Силикагель также используется для осушения воздуха в промышленных системах сжатого воздуха. Воздух из выпускного отверстия компрессора проходит через слой гранул силикагеля. Силикагель адсорбирует влагу из воздуха, предотвращая повреждение в месте использования сжатого воздуха из-за конденсации или влаги. Та же система используется для осушения сжатого воздуха на железнодорожных локомотивах, где конденсат и лед в трубопроводах тормозного воздуха могут привести к отказу тормозов.

Силикагель иногда используется в качестве средства сохранения для контроля относительной влажности в музейных и библиотечных выставках и хранилищах.

Другие области применения включают диагностические тест-полоски, ингаляционные устройства, шприцы, наборы для тестирования на наркотики и санитарные комплекты для больниц.

Chemistry

Хроматографическая колонка

В химии силикагель используется в хроматографии в качестве стационарной фазы. В колоночной хроматографии неподвижная фаза чаще всего состоит из частиц силикагеля размером 40–63 мкм. Для разных видов колоночной хроматографии используются частицы разного размера, поскольку размер частиц зависит от площади поверхности. Различия в размере частиц определяют, следует ли использовать силикагель для флэш-хроматографии или гравитационной хроматографии. В этом приложении из-за полярности силикагеля неполярные компоненты имеют тенденцию элюироваться раньше, чем более полярные, отсюда и название нормально-фазовая хроматография. Однако, когда гидрофобные группы (такие как C 18 группы) присоединены к силикагелю, то сначала элюируются полярные компоненты, и этот метод называется обращенно-фазовой хроматографией. Силикагель также наносится на алюминий, стекло или пластиковые листы для тонкослойной хроматографии.

Гидрокси (ОН) группы на поверхности диоксида кремния могут быть функционализированы до предоставить специальные силикагели, которые обладают уникальными параметрами стационарной фазы. Эти так называемые функционализированные силикагели также используются в органическом синтезе и очистке в качестве нерастворимых реагентов и поглотителей.

Хелатирующие группы также ковалентно связаны с силикагелем. Эти материалы обладают способностью избирательно удалять ионы металлов из водных растворов. Хелатирующие группы могут быть ковалентно связаны с полиаминами, которые были привиты на поверхность силикагеля, с образованием материала с большей механической целостностью. Силикагель также объединяют с щелочными металлами с образованием восстановителя M-SG. (См. SiGNa chemistry )

Силикагель не разлагается ни в воде, ни в почве.

Наполнитель для кошачьего туалета

Силикагель также используется в качестве наполнителя для кошачьего туалета, сам по себе или в сочетании с более традиционными материалами, такими как глины, включая бентонит. Он не трекинг и практически не имеет запаха.

Пищевая добавка

Силикагель, также называемый аэрогелем кремнезема или гидратированным кремнеземом, внесен в список FDA в США как , общепризнанный как безопасный (GRAS), что означает, что его можно добавлять в пищевые продукты без необходимости получения разрешения. добавляться в пищевые продукты в США до 2%, как это разрешено в соответствии с 21 CFR 172.480. В ЕС это может быть до 5% концентраций.

Перечисленные области применения включают: средство против слеживания, пеногаситель, стабилизатор, адсорбент, носитель, кондиционирующий агент, охлаждающий агент, фильтрующий агент, эмульгирующий агент, агент для регулирования вязкости и агент, препятствующий осаждению.

Фильтрация воды

С учетом способности адсорбции воды Из-за силикагеля он используется в бытовых фильтрах для воды. Структура поверхности силикагеля позволяет адсорбировать некоторые минералы, растворенные в воде, или осуществлять «ионный обмен», как это продается на рынке. Из-за отсутствия нормативных требований к продуктам для фильтрации воды в домашних условиях нет исследований, подтверждающих утверждения производителя об эффективности системы фильтрации.

Индикатор влажности (синий / оранжевый силикагель)

Индикация силикагеля

Силикагель может быть легирован индикатором влажности, который постепенно меняет свой цвет при переходе от безводного (сухое) состояние, до гидратированного (влажного) состояния. Обычными индикаторами являются хлорид кобальта (II) и метиловый фиолетовый. Хлорид кобальта (II) имеет темно-синий цвет в сухом состоянии и розовый во влажном состоянии, но он токсичен и канцерогенен и был реклассифицирован Европейским союзом в июле 2000 года как токсичный материал. Метиловый фиолетовый может изменяться от оранжевого до зеленого или от оранжевого до бесцветного. Он также токсичен и потенциально канцероген, но достаточно безопасен для использования в медицинских целях.

Опасности

Силикагель нетоксичен, негорюч, нереактивен и стабилен при обычном использовании. Он будет реагировать с фтористым водородом, фтором, дифторидом кислорода, трифторидом хлора, сильными кислотами, сильными основаниями и окислителями. Силикагель раздражает дыхательные пути и может вызвать раздражение пищеварительного тракта, а пыль от гранул может вызвать раздражение кожи и глаз, поэтому следует соблюдать меры предосторожности. Кристаллическая пыль кремнезема может вызвать силикоз, но синтетический аморфный силикагель затвердевший, поэтому силикоз не вызывает. Дополнительные опасности могут возникнуть при добавлении индикатора влажности.

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-08 08:52:45
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте