Le silicate de sodium, communément appelé «verre soluble», est proéminent en raison des grandes applications commerciales et industrielles. Il est souvent composé d'un squelette de polymère oxygène-silicium contenant de l'eau dans des pores de matrice moléculaire. Les produits de silicate de sodium sont fabriqués sous forme de solides ou de liquides épais, selon l'utilisation prévue. Par exemple, waterglass fonctionne comme un scellant dans les composants métalliques. Enfin, bien que la production de silicate de sodium soit une industrie mature, des recherches sont en cours pour de nouvelles applications compte tenu de ses propriétés thermoconductrices.

Composition moléculaire

Le silicate de sodium est un polymère silicium-oxygène contenant du sodium ionique ( Na +) composants. Un tel arrangement moléculaire est différent des matériaux ioniques typiques tels que le sel, qui est basé sur des unités de formule unies par attraction électrique. En revanche, le silicate de sodium est similaire aux plastiques à base de carbone car les liaisons silicium-oxygène-silicium entre chaque monomère sont covalentes. La nature de type polymère de la matrice de silicate de sodium ainsi que le caractère polaire des atomes d'oxygène et de sodium permettent la liaison de molécules d'eau dans la matrice polymère. Par conséquent, les produits de silicate de sodium existent souvent dans des allotropes hydratés. (Wells, "Chimie inorganique structurelle").

Synthèse

Un schéma de synthèse de la substance implique une combinaison de carbonate de sodium (Na2CO3) et de dioxyde de silicium (SiO2) dans des conditions suffisantes pour faire fondre les deux réactifs. Le silicate de sodium est produit par cette méthode avec une efficacité suffisante pour un usage commercial. (Greenwood, "Chimie des éléments")

Propriétés physiques

Les propriétés physiques des substances à base de silicate de sodium les rendent très attractifs pour un usage commercial /industriel. Les liquides et les solides à base de silicate de sodium et produits par PQ Corporation ont une densité de 1,6 g /cm3. à environ 1,4 g /cm3. Notez également que les tableaux de données contiennent des informations sur l'état observé de chaque produit dans des conditions modérées. Les produits à base de silicate de sodium existent sous forme de solide blanc et de divers liquides présentant des propriétés visiblement différentes. Les différences dans les conditions de réaction et les méthodes de fabrication conduisent à des produits de verre soluble, opaque et «sirupeux». (PQ, «Silicates de sodium, produits et spécifications»)

Utilisation

L'utilisation varie en fonction de la méthode de fabrication, de la catégorie de produit et de l'agent de prise. Par exemple, la société Schundler énumère diverses utilisations des produits de silicate de sodium dans «Application de composites de perlite /silicate». En raison de la structure moléculaire du silicate de sodium incorporant des hydrates, le verre soluble fonctionne comme un agent d'étanchéité activé par un chauffage suffisant. Si une fissure dans la machinerie métallique doit être scellée, du «liquide liquide» de silicate de sodium versé pénètre dans chaque fissure de la fracture. Lors du chauffage à environ 200 degrés Fahrenheit, les molécules d'eau dans la matrice de silicate de sodium s'évaporent, laissant un scellant dur et cassant. (Schundler, «Silicate Composites for High-Temperature Insulation»)

Recherche

Les produits à base de silicate de sodium font l'objet de recherches pour la dissipation de la chaleur. Comme l'indique la publication citée, les appareils électroniques sont limités, entre autres, par la chaleur générée par le courant électrique. À moins qu'un conducteur électronique ne soit parfait (un supraconducteur), de la chaleur est générée. Bien que très petit individuellement, l'effet cumulatif des circuits électroniques denses est suffisant pour menacer l'intégrité physique des composants. Afin de dissiper la chaleur plus efficacement dans l'environnement, le silicate de sodium est à l'étude. Diverses interfaces thermiques, l'épaisseur du dissipateur et la pression du dissipateur sont étudiées pour faciliter la poursuite de la miniaturisation électronique. (SUNY, "Interface thermique de silicate de sodium")