Szkło wodne

Szkło wodne – roztwór wodny krzemianów sodu, potasu lub sodu i potasu (tzw. szkło wodne mieszane)^[1] o zmiennym składzie i wzorze ogólnym:

mMe₂O•nSiO₂•xH₂O

Chemiczny ogród

Element struktury łańcucha metakrzemianu sodu

gdzie:

• Me – Na lub K
• m, n, x – współczynniki

Powstaje w wyniku reakcji stopionego wodorotlenku sodu lub węglanu sodu (lub odpowiednio wodorotlenku potasu lub węglanu potasu) z krzemionką^[2].

Struktura chemiczna

Jakkolwiek czasami podaje się wzory sumaryczne szkła wodnego, w rzeczywistości składa się ono z mieszaniny cyklicznych i liniowych oligomerów krzemianowych, powstających na skutek pękania wiązań Si-O-Si w krzemionce i powstawania w to miejsce grup -SiONa lub SiOK^[2]. Proporcje układów cyklicznych i liniowych oraz ich średnie masy cząsteczkowe zależą od modułu molowego szkła wodnego oraz stężenia roztworu^[3].

Szkło wodne charakteryzuje moduł molowy szkła wodnego (moduł krzemianowy lub moduł szkła wodnego), równy stosunkowi liczby moli dwutlenku krzemu do tlenku metalu^[2], oraz jego gęstość wskazująca stężenie roztworu, lepkość oraz pH^[4].

Struktura chemiczna szkła wodnego nie jest dokładnie poznana, rozpatruje się ją jako roztwór, koloid, a nawet polimer. Struktura koloidalna szkieł wodnych decyduje o wielu ich właściwościach. Szkło wodne zbudowane jest z miceli otoczonych wodą silnie związaną z nimi, wody słabo związanej oraz wody nie związanej z micelami^[2].

Właściwości

Właściwości fizyczne szkła wodnego zależą od jego modułu, stężenia i stanu układu koloidalnego^[2]. Gęstość szkła wodnego sodowego waha się w granicach 1260–1710^[5], a potasowego 1150–1530 kg/m³^[6].

Szkło wodne jest lepką cieczą. Lepkość szkła wodnego potasowego rośnie gwałtownie wraz ze wzrostem stężenia krzemianów w wodzie^[6][7][8].

Z warstwy szkła wodnego naniesionego na przedmiot po odparowaniu wody, powstaje półprzezroczysta masa.

Zastosowania

Szkło wodne sodowe ma szereg zastosowań pełniąc głównie rolę lepiszcza:

• jest stosowane do wyrobu klejów i kitów stosowanych w budownictwie^[9]
• produkuje się z niego żywice silikonowe^[10][7]
• stosuje się je jako spoiwo do materiałów ceramicznych^[11][7]
• do produkcji form w odlewnictwie^[3][7]
• do wyrobu farb^[12]
• do produkcji elektrod spawalniczych^[12]
• do produkcji proszków do prania^[12]
• stosuje się jako dodatek do żywności (E550)^[10]
• do produkcji materiałów ogniotrwałych^[8]
• jako baza chemicznych ogrodów^[10]

Produkcja

W Polsce producentami szkła wodnego, krzemianów bezwodnych oraz różnych wyrobów na ich bazie są m.in.:

• Qemetica Silicates Sp. z o.o. w Iłowej^[12]
• Zakłady Chemiczne „Rudniki” S.A.