Muối silicat

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
Hợp chất Silic: Muối Silicat
NHÓM 3 – N01
THỦY TINH
THỦY TINH LÀ GÌ?

Là chất rắn vô định hình, không có trật tự xa và không có sự lặp lại tuần hòan trong cách sắp xếp nguyên tử-


- Là sản phẩm vô cơ nóng chảy được làm nguội đến trạng thái rắn mà không qua giai đọan kết tinh (ASTM)




II. Thành phần và tính chất
Là hỗn hợp của Na2SiO3 và CaSiO3, có thành phần gần đúng là Na2O.CaO.SiO2

Thủy tinh là chất vô định hình, khi đun nóng nó mềm dần rồi tan trong nước.

Thủy tinh trong suốt, không gỉ, cứng nhưng dễ vỡ. Thủy tinh không cháy,không hút ẩm và không bị a xít ăn mòn.



Thủy tinh là chất vô định hình, không có nhiệt độ nóng chảy xác định

Thủy tinh thường là không bền với nước, khi nghiền nhỏ thủy tinh với nước thủy tinh thường cho môi trường kiềm ; thủy tinh thường bị môi trường kiềm ăn mòn mạnh
Cấu trúc tinh thể của thủy tinh, các phân tử không sắp xếp theo một thứ tự nào
 
Thủy tinh kali
Các hạt pha lê
Thủy tinh thạch anh
Thủy tinh màu
Các công đoạn sản xuất chính
 
IV. Sản xuất thủy tinh
Quy trình sản xuất thủy tinh
V. ỨNG DỤNG

- Cốc, chén, bát, đĩa, chai, lọ v.v có thể được làm từ thủy tinh, cũng như bóng đèn, gương, ống thu hình của màn hình máy tính và ti vi, cửa sổ.

- Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong hóa học, sinh học, vật lý và nhiều lĩnh vực khác, người ta sử dụng bình thót cổ, ống thử, lăng kính và nhiều dụng cụ thiết bị khác được làm từ thủy tinh.

  - Đối với các ứng dụng này, thủy tinh silicat bo (như Pyrex) thường được sử dụng vì sức bền và hệ số giãn nở nhiệt thấp, tạo cho nó sự chống lại tốt hơn đối với các sốc nhiệt và cho phép đo đạc chính xác hơn khi làm nóng và làm nguội các thiết bị.

- Thủy tinh từ núi lửa, như đá vỏ chai, đã được sử dụng từ lâu để tạo ra các công cụ bằng đá và kỹ thuật đập đá lửa có thể dễ dàng tạo ra chất bất trị của natri với sự phù hợp với thủy tinh sản xuất hàng loạt ngày nay.
Một số đồ vật làm bằng thủy tinh
Bóng đèn Mắt kính
Ly
Chai, lọ
ĐẤT SÉT
1. Khái niệm

Là sản phẩm phân hủy của các silicat thiên nhiên dưới tác dụng của các tác nhân khí quyển, chủ yếu là nơi và khí cacbonic
Bao gồm các khoáng sét như caolinit, montmorilionit, galoazit và các tạp chất như cát, oxit của sắt...
2. Thành phần hóa học

Đặc trưng là nhóm caolinit có CTHH là Al2O3.2SiO2.2H2O
Tính chất:
- Hầu như không trương nở
- Độ dẻo kém
- Khả năng trao đổi ion yếu
Cấu trúc tinh thể của caolinit
Nhóm montmorilionit có CTHH là AlSi2O5(OH).xH2O
Tính chất:
Hấp thụ nước mạnh, dễ trương nở
Độ phân tán cao, hạt mịn => Độ dẻo lớn
Cấu trúc của montmorilionit
Nhóm illit hay mica
Illit hay mica ngậm nước là những khoáng chất chính trong nhiều loại đất sét. Các dạng mica ngậm nước thường gặp là:
Muscôvit
K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O
Biôtit
K2O.4MgO.2Al2O3.6SiO2.2H2O
Cấu trúc của illit/mica
3. Tính chất
Tính dẻo
Khả năng trương nở thể tích và hấp phụ trao đổi ion
Tính co ngót
4. Ứng dụng
Làm gốm sứ, gạch ngói

Sử dụng trong sản xuất giấy, xi măng và các bộ lọc hóa học

Vật liệu chống thấm nước cho các công trình thủy lợi: cống rãnh, đập ngăn nước
CAO LANH
Cao lanh là gì?
- Cao lanh là một khoáng sản phi kim được hình thành do quá trình phong hóa của fenspat ortyoclazơ. Quá trình phong hóa trên được gọi là quá trình cao lanh hóa. 2K[AlSiO3] + 2H2O + CO2 = Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2 + K2CO3
II. Tính chất vật lí và thành phần hóa học
II. PHÂN LOẠI
Có nhiều kiểu phân loại cao lanh khác nhau, phụ thuộc vào nguồn gốc phát sinh, mục đích sử dụng, độ chịu lửa, độ dẻo, độ xâm tán, hàm lượng các ôxít nhuộm màu v.v
Theo nguồn gốc phát sinh, có thể chia cao lanh thành hai dạng là: phát sinh từ các nguồn sơ cấp và phát sinh từ các nguồn thứ cấp.
Theo nhiệt độ chịu lửa, cao lanh được phân thành loại chịu lửa rất cao (trên 1.750°C), cao (trên 1.730°C), vừa (trên 1.650°C) và thấp (trên 1.580°C).
Theo thành phần Al2O3+ SiO2 ở trạng thái đã nung nóng, cao lanh được phân thành loại siêu bazơ, bazơ cao, bazơ hoặc axít.
V. ỨNG DỤNG
Công nghiệp dược, mỹ phẩm
Công nghiệp giấy
Sản xuất gạch ceramic
Công nghiệp gốm sứ, vật liệu chịu lửa
Công nghiệp luyện kim
Chất tẩy trắng dầu mỡ
Sứ cách điện
Tổng hợp Zeolit

Zeolit
I. Zeolit là gì?

Zeolit là alummosilicat quan trọng nhất đối với thực tế
Hạt Zeolit
Zeolit là một loại vô cơ được tìm thấy trong tự nhiên (khoảng 40 cấu trúc zeolit khác nhau và một số được tổng hợp từ nhiều nguyên liệu khác nhau như đi từ Si, Al riêng lẻ, cao lanh (200 loại zeolit tổng hợp) chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học cũng như công nghiệp với vai trò chính là chất xúc tác, chất hấp phụ và trao đổi ion. 
II. Công thức chung
Công thức chung là:
Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y].zH2O

Trong đó:
n: điện tích của cation Mn+, thường là Na+, K+ hay Ca2+
z: số phân tử nước kết tinh
M: caption bù hóa trị
x: tỉ lệ SiO2 / Al2O3
m: số mol nước nằm trong các hốc trống


Hay dưới dạng hỗn hợp oxit:
M2/nO.Al2O3.xSiO2.mH2O
III. Phân loại

Zeolit tự nhiên: có 56 loại, có được do đá và các lớp tro núi lửa phản ứng với nước ngầm có tính kiềm. Những zeolite này được kết tinh và lắng đọng trong môi trường qua hàng ngàn, hàn triệu năm ở đại dương và các đoạn sông. Zeolite tự nhiên ít khi tinh khiết nên ít được ứng dụng thương mại, thường chỉ phù hợp với các ứng dụng không yêu cầu khắt khe về chất lượng, chẳng hạn như dùng làm chất độn trong phân tử tẩy rửa, chất hấp phụ.
Zeolite tổng hợp có trên 200 loại, độ tinh khiết cao, thành phần đồng nhất nên rất phù hợp trong nghiên cứu và ứng dụng công nghiệp. Hầu hết các zeolite đều được tổng hợp từ sự phân hủy các nguồn nhôm và silic trong dung dịch kiềm mạnh
IV. Tính chất của Zeolit

Tính hấp phụ: Chính vì zeolite là những vật liệu xốp, có hệ thống mao quản với kích thước lỗ trống đều đặn và vững chắc, bề mặt trong rất phát triển ( diện tích bề mặt bên trong lớn hơn bên ngoài). Do đó zeolite có tính chất hấp phụ và chọn lọc cao.
Tính chất trao đổi ion: Sự xuất hiện của các cation bù trong cấu trúc tạo nên tính trao đổi ion một cách chọn lọc của zeolite. Các cation bù rất linh động và dễ dàng bị trao đổi với các cation khác. Qua việc trao đổi cation, zeolite có khả năng biến tính để tạo thành nhiều vật liệu có hoạt tính đa dạng, đáp ứng được nhiều yêu cầu để ứng dụng trong nghiều lĩnh vự
IV. Tính chất của Zeolit

Tính acid: Tính acid của zeolite giữ vai trò quan trọng trong công nghệ chế tạo xúc tác. Nhờ tính acid, zeolite được sử dụng làm xúc tác cho nhiều quá trình phản ứng hóa học, đặc biệt trong hóa dầu. Zeolite có vai trò xúc tác đặc biệt với phản ứng crắcking, đồng phân hóa và tổng hợp hydrocarbon.
Tính bền nhiệt và bền hóa: Zeolite có khung mạng cứng chắc và bền vững, nên zeolite bền với nhiệt, tác dụng oxy hóa-khử, bức xạ ion và khó bị mài mòn vất lý do các tác nhân thẩm thấu hơn so với các loại nhựa trao đổi ion hữu cơ. Do đó, tính trao đổi ion của zeolite tương đối ổn định và dễ dự đoán hơn trong khoảng nhiệt độ và lực ion rộng hơn so với các vật liệu trao đổi ion khác. Zeolite không bị nhiễm bẩn và không hấp thu các ion hay phân tử hữu cơ. Zeolite cũng bền ở pH cao, mà các vật liệu trao đổi ion vô cơ thường bị mất các nhóm chức do phản ứng thủy phân chậm. Vì các zeolite được tổng hợp ở điều kiện pH cao và nhiệt độ cao nên bền ở điều kiện đó.
V. Ứng dụng của Zeoliit
XI MĂNG
Tính chất hóa lý của Pooclăng
Xi măng P là chất kết dính chịu nước được sản xuất từ hai nguyên liệu chủ yếu là đá vôi và đất sét , nung đến nhiệt độ 1450○Cvà sau đó làm lạnh rồi nghiền mịn.
Xi măng P không có công thức hóa học , cấu tạo nó là hỗn hợp nghiền mịn của klinker, thạch cao, phụ gia .
Thành phần hóa học là các oxit chính gồm: CaO , SiO2, Fe2O3, Al2O3 chiếm từ 95-97%, còn lại từ 3-5% là các oxit khác ( Na2O, KO, MgO, Mn2O3, SO3, TiO2
 
II. Quá trình sản xuất xi măng Pooclăng
Giai đoạn 1: chuẩn bị nguyên liệu và hỗn hợp phối liệu
Giai đoạn 2: nung phối liệu và hỗn hợp phối liệu
Giai đoạn 3: cho thêm phụ gia và nghiền mịn để tạo xi măng P

1. Nguyên liệu sản xuất xi măng Pooclăng
Đá vôi : chủ yếu cung cấp CaO. Có thể dùng nhiều loại đá vôi, đá phấn , đá cẩm thạch , đá hoa cương.
Đất sét : trong đất sét có chứa những khoáng chính như Caolinit Al2O3.2SiO2.2H2O , Bentonit Al2O3.SiO2.5H2O và một vài khoáng khác cung cấp SiO2, Al2O3 , Fe2O3
Phụ gia: có 4 loại thường gặp
Phụ gia khoáng hóa : tăng cường quá trình tạo các khoáng cần thiết trong quá trình nung klinker
Phụ gia điều chỉnh : có tác dụng điều chỉnh thời gian đóng rắn của xi măng
Phụ gia thủy : tăng cường tính chịu nước của xi măng
Phụ gia đầy : là chất độn , mục đích là hạ giá thành sản phẩm






2. Tiến hành sản xuất xi măng Pooclăng
Xi măng Pooclăng được sản xuất từ đá vôi, đất sét có nhiều SiO2và một số ít quặng sắt , nghiền nhỏ các nguyên liệu và trộn với nhau rất kĩ bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt . Nung hỗ hợp đó ở 1400○C đến 1600○C trong lò quay được đốt bằng khí hoặc dầu mazut hoặc bụi than đưa vào lò ngược chiều với nguyên liệu. Xi măng Pooclăng là vật liệu ở dạng bột mịn dạng lục xám gồm chủ yếu Canxi Aluminat [Ca3(AlO3)2] và những silicat khác của canxi như :Ca3SiO5, Ca2SiO4
Khi nhào trộn với nước , xi măng sẽ đông cứng sau vài giờ. Khác hẳn với quá trình đông cứng với vôi, quá trình đông cứng của ximăng chủ yếu là do sự hiđrat hóa của những hợp chất có trong ximăng chủ yếu do sự hiđrat hóa của những hợp chất có trong ximăng tạo nên những hiđrat tinh thể:
Ca3SiO5 + 5H2O = Ca2SiO4. 4H2O + Ca(OH)2
Ca3(AlO3)2 + 6H2O = Ca3(AlO3)2.6H2O
Ca2SiO4 + 4H2O = Ca2SiO4. 4H2O
Sau thời gian đông cứng ban đầu, quá trình đông cứng tiếp tục tăng lên do sự hiđrat hóa còn tiếp tục lan sâu vào bên trong hạt ximăng.
III. Ứng dụng
Khi dùng ximăng làm chất kết dính trong xây dựng người ta thường trộn ximăng với cát ( một phần ximăng hai phần cát) hoặc với cát và vôi. Hỗn hợp của ximăng và amiăng (20%) được ép thành tấm dùng để lợp nhà gọi là ngói Fibro ximăng

.