Introducción:

óxido de silicio y los silicatos son extraordinariamente abundantes en la naturaleza, a tal punto de que sus combinaciones representan alrededor del 90% de la corteza terrestre. El silicio por si solo constituye un 28% de la corteza. No existe en estado libre, sino que se encuentra en forma de dióxido de silicio y de silicatos complejos. Los minerales que contienen silicio constituyen cerca del 40% de todos los minerales comunes, incluyendo más del 90% de los minerales que forman rocas volcánicas. Silicato de sodio es el nombre genérico dado a una serie de compuestos derivados del vidrio soluble de silicato de sodio. Son soluciones acuosas de óxido de sodio (Na2O) y dióxido de silicio (SiO2) combinados en diferentes proporciones. Variando las relaciones molares de SiO2 y Na2O se obtienen soluciones con múltiples aplicaciones. El silicato de sodio tiene muchas propiedades útiles que no pueden ser obtenidas con ninguna otra sal alcalina. El silicato de sodio es ampliamente usado en industrias como: Detergentes y jabones, papel y cartón, ingeniería civil, tratamiento de agua, cementos, defloculantes, adhesivos, aislamiento de tuberías, excavación de suelos de pozos petroleros, fundición, limpieza de metales, aglomeración y pastillaje, flotación de minerales entre otros. Cuando una disolución de silicato de sodio se añade lentamente a un exceso de ácido clorhídrico diluido, se forma una disolución coloidal de óxido de silicio (IV) hidratado:

SiO3 2- + 2H+ SiO2 +H2O

Se produce así una disolución clara, que puede ser dializada para eliminar gran parte del electrolito. Un exceso de iones silicato provoca la coagulación. Con el tiempo, se forma una gelatina rígida o gel. Si se calienta con cuidado ese gel, se elimina la mayor parte del agua y se obtiene un sólido que absorbe bien el agua. Esa sustancia, que recibe el nombre de gel de sílice, se utiliza para secar otras sustancias y se utiliza como desecante. El gel de sílice se emplea para desecar los gases de los altos hornos y para mantener secos durante su almacenamiento artículos eléctricos, como aparatos de televisión. Es químicamente inerte y no es corrosivo, está catalogado como el de mayor capacidad de absorción.

Silicatos

Los silicatos son todos aquellos minerales que tienen como unidad básica fundamental al tetraedro de silicio (SiO4)4- (figura nº 1): un catión de silicio (Si4+) enlazado con 4 aniones de oxígeno (O2-), los cuales se hallan dispuestos a su alrededor en las direcciones de los vértices de un tetraedro

Los enlaces O-Si son extremadamente fuertes, liberándose 3.110 kilocalorías durante la formación de un mol de óxido

Cada uno de los 4 oxígenos situados en los vértices del tetraedro quedaría con un enlace por satisfacer por lo que, para compensar la carga negativa y garantizar una carga neta final nula, existen dos posibilidades

1. Compartir oxígenos entre 2. Enlazar los oxígenos mediante cationestetraedros adyacentes

oxígenos compartidos óxidos cationes

Uso y aplicaciones de silicatos de sodio (algunos ejemplos):

Los silicatos de sodio tienen muchas propiedades útiles que no comparten otras sales alcalinas. Esto, junto con el hecho de que tienen bajo costo, da como resultado un amplio campo de uso en diferentes industrias.

Son utilizados en la industria como adhesivos, detergentes, ingredientes en compuestos de limpieza, cementos, ligantes (binders), capas protectoras y peculiares, ayuda coagulante, anticorrosivos, bases de catalizadores, defloculadores, insumos químicos, zeolitas, etc. Las diferentes propiedades y características funcionales de los silicatos solubles pueden ser utilizadas para resolver eficiente y económicamente muchos problemas que surgen en procesos industriales y químicos.

Usos y aplicaciones de silicatos de sodio en detergentes.

Las soluciones de silicato son fácilmente agregadas a la pasta detergente y ayudan a controlar la viscosidad para la producción de un polvo detergente de la densidad deseada. El silicato de sodio actúa también como ligante para dar el grado adecuado de “dureza” a la partícula esférica del detergente, sin perjudicar la solubilidad del polvo en agua.

En las formulaciones de detergente el silicato de sodio tiene un número de propiedades vigorizantes que intensifican la actuación del sistema detergente. Estas propiedades son:

Humectación.-Las moléculas del surfactante son agentes de reducción de la tensión superficial de los líquidos permitiendo que las superficies duras de los tejidos de fábrica se mojen apropiadamente durante el lavado.

Emulsificación.- Es la dispersión de manchas grasosas en rocío fino que las mantienen suspendidas en la solución del lavado.

Defloculacion.- Promueve la ruptura de manchas o partículas inorgánicas en partículas finas en la solución del lavado.

Antiredeposición.- Previene que la mugre o la suciedad flote sin que se redeposite a las superficies limpias.

Poder buffer.- Gracias a su alcalinidad tiene la habilidad para controlar el pH de la solución detergente en presencia de mugre ácida, amortiguando los cambios.

Prevención de la corrosión.- o la protección de superficies de metal sensible a los efectos corrosivos de otros ingredientes del detergente.

Poder secuestrante y suavizante.- Remueve los minerales y por lo tanto la dureza del agua de lavado, mediante un mecanismo de intercambio iónico en el que se generan compuestos que se eliminan durante el enjuague, principalmente de calcio, magnesio, fierro y manganeso.

En la formulación de detergente de silicatos tienen la habilidad de ayudar en los efectos sobre la superficie de las telas humectándolas en conjunto con los elementos orgánicos, ayudando a mantener las pequeñas suciedades o partículas grasosas en suspensión en el líquido de lavado, o ayudando a remover las manchas de las superficies. La alcalinidad de los silicatos de sodio los capacita para neutralizar las manchas ácidas y promover la emulsificación de grasas y aceites mientras dispersa o solubiliza proteínas. Los silicatos tienen una alta capacidad de amortiguamiento en relación a otras sales alcalinas que estabiliza el pH al nivel deseado en presencia de compuestos ácidos o en dilución.

Usos y aplicaciones de silicatos de sodio en adhesivos:

Los silicatos más siliceos son muy útiles como adhesivos o ligantes, debido a un contenido más alto de sílice polimérica. Estos materiales pegan por la remoción de pequeñas cantidades de agua, los cuales los convierten de un líquido a un sólido. Las ventajas de los adhesivos de silicato de sodio incluyen un buen extendimiento y contacto, un buen pegado, un índice de ajuste controlable en rangos amplios y la formación de una capa rígida, fuerte, permanente de un sellado que es resistente a jalones, bichos (plagas), calor y moderadamente resistente al agua. Los silicatos para adhesivos son generalmente embarcados y listos para su uso, pero para aplicaciones especiales pueden ser modificados por ciertos aditivos tales como arcilla, caseína y otros materiales inorgánicos. Se utilizan para papel, madera, metal, hojas metálicas y otros materiales, excepto plásticos.

Usos y aplicaciones de silicatos de sodio en cementos:

Cuando los silicatos son combinados con ingredientes de cemento, reaccionan químicamente para formar masas con fuertes propiedades ligantes. Una gran variedad de cementos se hacen con silicatos, tanto en polvo como en solución. Los silicatos son ingredientes importantes en las especialidades refractarias autofraguantes  y morteros químicamente resistentes. Las ventajas de los silicatos solubles como ligantes son:

1. Resistencia a la temperatura2. Resistencia a los ácidos3. Resistencia a disolventes después de su uso4. Facilidad de manejo5. Seguridad6. Bajo costo

BIBLIOGRAFIA [1]Besoain, Eduardo. “Mineralogía de arcillas de suelos” Ediciones Centro Iberoamericano de documentación e información agrícola CIDIAT. 1º edición 1985http://www.quiminet.com/ http://www.edutecne.utn.edu.ar http://ceramica.wikia.com/wiki/Silicato_s%C3%B3dico