Koostis / struktuur

Erinevad vees lahustuvad naatriumsilikaadid (Na2O×nSiO2, SiO2/Na2O kaaluline suhe varieerub kaubanduslikel produktidel 1,6 ... 3,3) ja nende vesilahused, üldisemalt ka teiste leelimetallide (kaalium, liitium) silikaadid.

Omadused

Värvusetud kristalsed või klaasjad kõrge sulamistemperatuuriga (> 800 °C) tahkised, vesilahustena erineva viskoossusega läbipaistvad aluselised vedelikud. Na-metasilikaadi Na₂SiO₃ tihedus on 2400 kg/m³ ja sulamistemperatuur 1088 °C.

Saamine

Kvartsliiva (SiO₂) ja pesusooda (Na₂CO₃) kokkusulatamisel erinevas vahekorras: Na₂CO₃ + nSiO₂ = Na₂O×nSiO₂ +CO₂

Rakendused

Liimina (tuntud varem nn kontoriliimina*). Ehituses krohv- ja betoonpindade tihendamiseks, silikatiseerimiseks ja niiskuskindluse tõstmiseks. Kaalium-vesiklaas on aluseks ilmastikukindlatele** silikaatvärvidele (silicate paints) [01.01.08]. Puidu töötlemiseks selle niiskuse- ja kahjurikindluse tõstmiseks. Vesiklaasiga impregneerimine suurendab materjalide tulekindlust. Puhastusvahendite ja tahkiskatalüsaatorite tootmiseks. Paberitööstuses pulbi valgendamisel. Korrosioonitõrjeks veetorustikes [2]: Na-silikaadi lisamine veele tekitab toru sisepinnale ränioksiidse kaitsekihi. Vesiklaasi lisamine mootori jahutusvedelikule aitab sulgeda mikromõrasid ja kaotada lekke (kõrgemal temperatuuril väljasadestuv ränioksiid täidab ja sulgeb prao). Vesiklaasi saab kasutada ebasoovitavaid (sh radioaktiivseid) ioonseid lisandeid sisaldavate heitvete töötlemiseks, kus kahjulikud ained immobiliseeruvad lahustumatutesse ühenditesse. Ajalooliselt kasutatud kanamunade säilivusaja pikendamiseks – muna kastmisel vedelklaasi saadav kate hoiab ära bakterite tungimise munasse ja vee aurumise munast. *Mis liimina muidugi suurem asi polnud – aluselise reaktsiooni ja tahke vesiklaasi rabeduse tõttu kahjustas ta ajapikku tugevasti liimitavaid pindu, nt paberit. **Võib küsida, et kuidas saab vees lahustuv aine olla ilmastikukindel? Püsivuse annab silikaatvärvidele keemiline reaktsioon aluspinnaga (silikatiseerumine), mille tulemusel moodustuvad vees lahustumatud silikaadid (eelkõige kaltsiumi ühendid). Seetõttu ei sobi silikaatvärvid igasugusele aluspinnale, vaid on kasutatavad eelkõige krohvi- ja betoonpindadel.

Katsed, demod

“Keemiline aed”

(Chemical garden) on demoeksperiment, kus Na-silikaadi vesilahusele lisatakse vees lahustuvate üleminekumetallide soolade tahkeid kristalle. Nende metallide silikaadid on vees aga lahustumatud ja keemilisel reaktsioonil tekkivad lahustumatud kolloidoskesed moodustavad kristalli ümber poolläbilaskva membraani (laseb läbi veemolekule, ei lase aga hüdratiseerunud metalliioone). Membraani sees kasvav osmootne rõhk purustab lõpuks ühes punktis membraani, sellest väljapaiskuv kontsentreeritud soolalahus sattub uuesti kontakti vesiklaasi lahusega ja kogu protsess kordub. Tulemusena moodustuvad lahuses metallosilikaatidest seintega ülespoole kasvavad “torud” - kogu protsess meenutab bioloogilist kasvu, siit ka eksperimendi nimetus. Kuigi nähtust on tuntud juba sajandeid ja selle visuaalset atraktiivsust ka kasutatud ka keemia populariseerimisel (Magic rocks demokompletid), vähendab ta didaktilist väärtust protsessi seesmine keerukus. Pildil on Na-vesiklaasis (lahjendatud Profix: E98.1) vasksulfaadi (vaskvitriol) kristallist (laius ca 15 mm) kasvatatud “aed”, kujunenud ca 1 h jooksul.

Peenimate vasksilikaattorukeste läbimõõt on oluliselt väiksem kui 0.1 mm (must-valge foto, suurendatud kontrast, 90° pööratud).

Ülalkujutatud “aed” 12 h pärast, pikimad “kasvud” on jõudnud lahuse pinnani (sügavus 65 mm).

“Liigirikkama” ja värvilisema “aia” saab kasutades erinevaid soolasid. Piltidel kuuluvad valged “kasvud” kaltsiumkloriidile (CaCl₂), sinised koobaltkloriidile (CoCl₂) ja keskmine jäme punakaspruunikas “võrse” raud(III)kloriidile (FeCl₃). Viimase aine vesilahust kasutatakse vase söövitamiseks elektroonikaskeemide trükkplaatidel, tema hea lahustuvuse tõttu võib “rauataime” kasv olla päris kiire reaalajas.

"Rauataime" kasv reaalajas