- Estrutura
- Nomenclatura
- Propriedades
- Estado físico
- Peso molecular
- Ponto de fusão
- Densidade
- Solubilidade
- pH
- Outras propriedades
- Obtendo
- Formulários
- Na obtenção de tijolos
- Em cimento Portland
- Para imobilizar lixo radioativo
- Como isolante para edifícios
- Para reduzir a poluição na indústria metalúrgica
- Em biomateriais
- Na biodentina
- Outros aplicativos
- Referências
O silicato de cálcio é o nome que se atribui a um grupo de compostos químicos formados a partir do óxido de cálcio (CaO) e da sílica (SiO 2). A fórmula geral desses compostos é xCaO • ySiO 2 • zH 2 O.
São sólidos brancos ou brancos amarelados. Eles podem ser anidros, ou seja, sem água (H 2 O) em sua estrutura, ou podem contê-la. Eles fazem parte de vários tipos de minerais na natureza.
Mineral de silicato de cálcio. Dave Dyet http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / Domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.
Os silicatos de cálcio são insolúveis em água mas quando se juntam a ela formam géis hidratados (materiais como a gelatina) que, depois de coagulados, são muito duros, resistentes e quase impermeáveis.
Isso levou ao seu uso na indústria de construção, visto que são usados em cimento, tijolos e painéis isolantes de umidade. Eles também fazem parte de materiais para cicatrizar perfurações nos dentes e já foram estudados para uso na regeneração de ossos, ou seja, como biomaterial.
Eles foram propostos para reduzir a poluição gerada por algumas indústrias metalúrgicas. Eles também são usados como geradores de fricção em freios e embreagens de veículos.
Estrutura
O silicato de cálcio pode conter uma quantidade variável de óxido de cálcio (CaO) e sílica (SiO 2). Sua fórmula geral é:
xCaO • Ysio 2 • zH 2 O
onde x, y e z são números que podem ter vários valores.
A quantidade de CaO deve estar entre 3% e 35% (em peso em base seca) e o teor de SiO 2 deve estar entre 50-95% (em peso em base seca). Podem ser anidros (sem água em sua estrutura, ou seja, z = 0 na fórmula) ou podem ser hidratados (com água é sua conformação).
Nomenclatura
- Silicato de cálcio
- Sal de cálcio de ácido silícico
- Óxido de cálcio e silício
Propriedades
Estado físico
Sólido branco ou esbranquiçado muito fino.
Peso molecular
Metassilicato de cálcio CaO • SiO 2 ou CaSiO 3 = 116,16 g / mol
Ponto de fusão
Metassilicato de cálcio CaSiO 3 = 1540 ° C
Densidade
Metassilicato de cálcio CaSiO 3 = 2,92 g / cc
Solubilidade
Insolúvel em água e etanol.
pH
Uma lama preparada com 5% de silicato de cálcio pode ter um pH de 8,4-12,5.
Outras propriedades
O silicato de cálcio pode ser hidratado (com água na molécula) ou anidro (sem água na molécula) com várias proporções de cálcio na forma de óxido de cálcio CaO e sílica na forma de dióxido de sílica SiO 2.
Possui alta capacidade de absorção de água. O metassilicato de cálcio (CaO • SiO 2 ou CaSiO 3) se destaca pelo brilho e alvura, baixa umidade, baixo teor de voláteis e boa absorção de óleo.
Metassilicato de cálcio CaSiO 3. Ondřej Mangl / Domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.
Entre os hidratos de silicato de cálcio, destacam-se aqueles formados pela adição de água ao Ca 2 SiO 5 e ao Ca 3 SiO 5. Os produtos da hidratação desses dois compostos são os mais abundantes em certos tipos de cimento.
Obtendo
O silicato de cálcio é feito de várias maneiras pela reação de material silicioso (como terra de diatomáceas) e compostos de cálcio (como o hidróxido de cálcio (Ca (OH) 2).
O silicato de cálcio pode ser preparado, por exemplo, calcinando óxido de cálcio (CaO) com sílica (SiO 2) a temperaturas elevadas.
Quando a reação é realizada em uma razão molar de 1: 1 (isso significa que há o mesmo número de moléculas de CaO que SiO 2), o metassilicato de cálcio CaSiO 3 ou CaO • SiO 2 resulta:
CaO + SiO 2 + calor → CaSiO 3
Formulários
Na obtenção de tijolos
Com unidades de silicato de cálcio ou tijolos para construção são feitos. São obtidos com material silicioso fino e cal viva ou cal hidratada. Pigmentos inertes podem ser adicionados para dar ao tijolo uma cor diferente.
As unidades são moldadas sob pressão e curadas em autoclave (forno a vapor) a 170 ° C por 4-6 horas. Durante a cura, parte da cal reage com o material silicioso para formar um hidrato de silicato de cálcio, que mantém o tijolo unido.
Tijolos de silicato de cálcio. Holger.Ellgaard / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.
No entanto, os tijolos de silicato de cálcio tendem a expandir e encolher mais do que os tijolos de argila, o que às vezes pode causar rachaduras na alvenaria.
Isso chamou a atenção e eles foram considerados potencialmente perigosos.
Em cimento Portland
Os silicatos de cálcio fazem parte do cimento Portland, um material amplamente utilizado na indústria da construção.
O cimento Portland é um cimento hidráulico produzido pela pulverização de materiais formados principalmente por silicatos de cálcio hidratados e sulfato de cálcio CaSO 4 (gesso).
Superfície com cimento. O cimento contém silicatos de cálcio em sua composição. Autor: Pexels. Fonte: Pixabay.
Endurece rapidamente devido à reação de hidratação que gera um gel de silicato de cálcio hidratado. Isso resulta em um material forte, denso e pouco permeável (que não deixa a água passar).
Os silicatos que contém são silicato tricálcico Ca 3 SiO 5 ou 3CaO.SiO 2 e silicato dicálcico Ca 2 SiO 4 ou 2CaO.SiO 2.
Para imobilizar lixo radioativo
Os silicatos de cálcio no cimento podem variar em sua porcentagem em peso. A composição do cimento Portland pode mudar dependendo do tipo de estrutura de construção a que se destina.
Alguns tipos desse cimento são usados para imobilizar resíduos radioativos de forma que não causem danos às pessoas ou ao meio ambiente.
Como isolante para edifícios
O silicato de cálcio é usado para obter placas de espuma mineral ou placas minerais isolantes.
Folhas de silicato de cálcio. Achim Hering / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). Fonte: Wikimedia Commons.
Eles servem para isolar as paredes da umidade. CaO e SiO 2 são misturados com água e adiciona-se 3-6% de celulose, o que melhora a flexibilidade e estabilidade das bordas.
O lodo resultante é despejado em moldes e então aquecido com vapor em alta pressão e temperatura em um forno a vapor especial chamado autoclave.
O resultado é uma espuma rígida de poros muito finos que é cortada em folhas ou placas e tratada com aditivos especiais para que possa repelir a água.
A espuma de silicato de cálcio é utilizada no setor da construção, especialmente para isolar paredes e melhorar a proteção contra a umidade, sendo útil principalmente na reforma de edifícios antigos.
Para reduzir a poluição na indústria metalúrgica
O silicato dicálcico Ca 2 SiO 4 ou 2CaO.SiO 2 encontrado na escória ou resíduo da produção de aço tem sido usado para precipitar metais dissolvidos em efluentes ácidos de outros processos metalúrgicos.
Precipitação significa que o metal dissolvido se torna parte de um composto sólido que vai para o fundo do recipiente e pode ser coletado.
Alguns resíduos da indústria siderúrgica têm silicatos de cálcio úteis para precipitar metais de soluções ácidas. Autor: Skeeze. Fonte: Pixabay.
O Ca 2 SiO 4 presente na escória de aço reage com a água e produz Ca (OH) 2, que tem a capacidade de neutralizar a acidez de soluções ácidas de metais de outros processos:
2 Ca 2 SiO 4 + 4 H 2 O → 3CaO. 2SiO 2.3H 2 O + Ca (OH) 2
Além de neutralizar, o composto de silicato de cálcio pode adsorver alguns dos íons metálicos M 2+ por troca com o íon cálcio Ca 2+. Aqui está um esboço:
≡Si-O-Ca + M 2+ → ≡Si-OM + Ca 2+
O composto sólido contendo o metal pode então ser usado para outro propósito e não é descartado. Este é um exemplo de ecologia industrial.
Em biomateriais
Cerâmicas de silicato de cálcio começaram a ser testadas como biomateriais desde 1990. Elas têm sido estudadas quanto ao seu potencial uso na regeneração do tecido ósseo por possuírem bioatividade superior a outros materiais.
Isso é atribuído ao fato de possuírem silício (Si), que desempenha um papel essencial nos mecanismos que levam à formação de novo osso.
Os cimentos à base de silicato de cálcio têm a capacidade de induzir a formação de um revestimento de fosfato de cálcio / apatita quando imersos em fluidos biológicos e promover a regeneração do tecido.
Os silicatos de cálcio podem funcionar como base para biomateriais que permitem a reparação dos ossos. https://www.scientificaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.
Por essas razões está sendo considerado um material adequado para reparo ósseo.
Na biodentina
O silicato de cálcio faz parte da biodentina. Este é um material que é utilizado para reparar perfurações dentárias, reabsorções ósseas e como obturação de extremidades das raízes dos dentes.
Biodentina é um cimento bioativo de baixa porosidade que possui maior resistência mecânica ou dureza do que outros materiais e é semelhante à dentina.
Os silicatos de cálcio são parte dos materiais usados para cobrir perfurações nos dentes. Jak / domínio público. Fonte: Wikimedia Commons.
É composto por silicato tricálcico (Ca 3 SiO 5), silicato dicálcico (Ca 2 SiO 5), carbonato de cálcio (CaCO 3) e óxido de zircônio. Quando misturados com água, os silicatos de cálcio formam um gel hidratado pegajoso que se solidifica depois de um tempo, criando uma estrutura rígida.
Tem efeito positivo nas células da polpa dentária e acelera a formação de pontes na dentina, onde se destacam a resistência de suas ligações, sua microdureza e resistência à compressão.
Tubo com silicato de cálcio para curar os dentes. Shaimaa Abdellatif / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Fonte: Wikimedia Commons.
Outros aplicativos
Os silicatos de cálcio também são usados como agentes antiaglomerantes e auxiliares de filtragem.
O metassilicato de cálcio CaSiO 3 é utilizado em cerâmica, em dispositivos onde é necessário algum atrito, como freios e embreagens de veículos, e na obtenção de metais.
Devido ao seu alto brilho e alvura, o CaSiO 3 é utilizado no preenchimento de tintas e plásticos.
Referências
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