Silika jeli - Silica gel

Silika jeli
Silika jel pb092529.jpg
tanımlayıcılar
Kimyasal Örümcek
ECHA Bilgi Kartı 100.065.880 Bunu Vikiveri'de düzenleyin
Özellikler
SiO 2
Molar kütle 60.08 g/mol
Dış görünüş Şeffaf boncuklar
Koku Kokusuz
Aksi belirtilmediği sürece, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da).
☒n doğrulamak  ( nedir   ?) KontrolY☒n
Bilgi kutusu referansları

Silika jel , nanometre ölçekli boşluklara ve gözeneklere sahip alternatif silikon ve oksijen atomlarının düzensiz üç boyutlu bir çerçevesinden oluşan amorf ve gözenekli bir silikon dioksit (silika) formudur . Boşluklar su veya başka sıvılar içerebilir veya gaz veya vakumla doldurulabilir . Son durumda, malzeme uygun şekilde silika kserojel olarak adlandırılır .

Ortalama gözenek boyutu 2.4 nanometre olan silika kserojel, su molekülleri için güçlü bir afiniteye sahiptir ve bir kurutucu olarak yaygın olarak kullanılır . Sert ve yarı saydamdır , ancak masif silika camı veya kuvarstan çok daha yumuşaktır ; ve suya doyduğunda sert kalır.

Silika kserojel genellikle birkaç milimetre çapında kaba granüller veya boncuklar olarak ticarileştirilir . Bazı tahıllar, biraz su emdiklerinde renk değiştiren az miktarda indikatör madde içerebilir. Genellikle "yemeyin" uyarısı bulunan silika kserojel peletleri içeren küçük kağıt zarflar , gıdanın bozulmasına neden olabilecek her türlü nemi emmek için genellikle kuru gıda paketlerine dahil edilir .

Alkali silikat çözeltilerinden taze olarak hazırlanabilen 'ıslak' silika jelin kıvamı jelatin veya agar benzeri yumuşak şeffaf bir jelden sert bir katıya, yani suya batırılmış bir kserojele kadar değişebilir . Bazen laboratuvar işlemlerinde, örneğin sıvılardaki konveksiyonu bastırmak veya asılı parçacıkların çökmesini önlemek için kullanılır .

Tarih

Silika jel, 1640'larda bilimsel bir merak olarak ortaya çıktı. Birinci Dünya Savaşı'nda gaz maskesi bidonlarındaki buhar ve gazların adsorpsiyonu için kullanılmıştır . Silika jeli üretmek için sentetik yol, 1918'de Johns Hopkins Üniversitesi'nde kimya profesörü olan Walter A. Patrick tarafından patentlendi .

II . Dünya Savaşı'nda silika jel, penisilini kuru tutmak , askeri teçhizatı nem hasarından korumak , yüksek oktanlı benzin üretimi için sıvı parçalama katalizörü , karbon disülfit yapmak ve üretim için bir katalizör desteği olarak savaş çabalarında vazgeçilmezdi. ve bütadien gelen etanol (için besleme stokunun , sentetik kauçuk üretimi).

Türler

  • Tip A – şeffaf peletler, yaklaşık gözenek çapı: 2.5 nm, kurutma ve nem geçirmezlik özellikleri, katalizör taşıyıcılar, adsorbanlar, ayırıcılar ve değişken basınçlı adsorban olarak kullanılabilir.
  • B Tipi – yarı saydam beyaz topaklar, gözenek çapı: 4.5 – 7.0 nm, sıvı adsorbanlar, kurutucu ve parfüm taşıyıcılar, ayrıca katalizör taşıyıcılar, kedi kumu olarak da kullanılabilir.
  • Tip C – yarı saydam, mikro gözenekli yapı, silika jel kedi kumu hazırlamak için hammadde. Ayrıca kurutulup elenerek, kurutucu, adsorban ve katalizör taşıyıcı olarak kullanılan makro gözenekli silika jel oluşturur.

Silika alümina jel - açık sarı, kimyasal olarak kararlı, aleve dayanıklı, alkali veya hidroflorik asit dışında çözünmez. Yüzeysel polarite, termal kararlılık, ince gözenekli silika jelden daha yüksek performans.

Stabilize edici silika jel - kristal olmayan mikro gözenekli katı toz, toksik olmayan, aleve dayanıklı, tanelerin bira imalathanesinde tadı, berraklığı, rengi ve köpüğü iyileştirmek ve mikroorganizma olmayan safsızlıkları gidermek için kullanılır.

Özellikler

Silika jelin yüksek spesifik yüzey alanı (yaklaşık 750-800 m 2 /g), suyu kolayca adsorbe etmesine izin vererek , kurutucu (kurutma maddesi) olarak kullanışlı olmasını sağlar. Silika jel genellikle "emici" nem olarak tanımlanır ve silika jel paketlerinde veya diğer ürünlerde olduğu gibi jelin mikroskobik yapısı göz ardı edildiğinde uygun olabilir. Bununla birlikte, malzeme silika jeli , jelin kütlesi tarafından emilmek yerine, sayısız gözeneklerinin yüzeyine adsorpsiyon yoluyla nemi uzaklaştırır .

rejenerasyon

Su ile doyurulduktan sonra jel, 1-2 saat boyunca 120 °C'ye (250 °F) ısıtılarak yeniden oluşturulabilir. Bazı silika jel türleri, yeterli suya maruz kaldığında "patlar". Bu, su ile temas ettiğinde silika kürelerinin kırılmasından kaynaklanır.

Hazırlık

Sulu bir sodyum silikat çözeltisi , yıkanan jelatinli bir çökelti üretmek için asitleştirilir, daha sonra renksiz silika jeli üretmek üzere dehidre edilir. Silika jelin nem içeriğinin görünür bir göstergesi gerektiğinde, amonyum tetraklorokobaltat(II) (NH 4 ) 2 [CoCl 4 ] veya kobalt(II) klorür CoCl 2 eklenir. Bu, jelin kuruduğunda mavi ve hidratlandığında pembe olmasına neden olur. Kanser ve kobalt klorür arasındaki bağlantı nedeniyle, Avrupa'da silika jelde kullanılması yasaklanmıştır. Alternatif bir gösterge, kuru olduğunda turuncu ve hidratlandığında yeşil olan metil menekşedir.

kullanır

kurutucu

Silika jel, geçirgen bir torbada paketlenmiş boncuklar olarak yaygın olarak kullanılan bir kurutucudur.
Ayrıca bakınız: Kurutucu

Birçok üründe nem, küf oluşumunu ve bozulmayı teşvik eder. Yoğunlaşma ayrıca elektronik cihazlar gibi diğer öğelere de zarar verebilir ve vitamin hapları gibi kimyasalların ayrışmasını hızlandırabilir. Silika jel paketlerinin eklenmesiyle bu ürünler daha uzun süre saklanabilir. Yanlışlıkla neme maruz kalan öğeleri geri yükleme girişimleri sırasında elektronik ekipmanın kurumasına yardımcı olabilir.

Silika jel, yüksek frekanslı bir radyo veya uydu iletim sistemi dalga kılavuzu içindeki bağıl nemi mümkün olduğunca düşük tutmak için de kullanılabilir (ayrıca bkz . nem tamponlama ). Bir dalga kılavuzu içinde aşırı nem birikmesi, dalga kılavuzunun içinde ark oluşmasına neden olarak onu besleyen güç amplifikatörüne zarar verebilir. Ayrıca dalga kılavuzunun içinde oluşan ve yoğunlaşan su tanecikleri, karakteristik empedansı ve frekansı değiştirerek sinyali bozar. Dalga kılavuzu içindeki havayı bir silika jel kavanozu üzerinde dolaştırmak için küçük bir basınçlı hava sisteminin (küçük bir ev akvaryum pompasına benzer) kullanılması yaygındır.

Silika jel, endüstriyel basınçlı hava sistemlerinde havayı kurutmak için de kullanılır. Kompresör tahliyesinden gelen hava, bir silika jel boncuk yatağından akar. Silika jel, havadaki nemi emer, yoğuşma veya nem nedeniyle basınçlı havanın kullanım noktasında hasarı önler. Aynı sistem, fren hava borularındaki yoğuşma ve buzun fren arızasına yol açabileceği demiryolu lokomotiflerinde basınçlı havayı kurutmak için kullanılır.

Klimanın yaygın kullanımından önce, tuzu topaklanmayı önlemek için yeterince kuru tutmak için silika jel boncukları içeren kapaklı tuzluk cihazları, aynı kurutmayı gerçekleştirmek için tuzluklara birkaç tane pirinç dahil etme uygulamasının yerini alarak ABD'de pazarlandı. .

Silika jel bazen müze ve kütüphane sergilerinde ve depolamasında bağıl nemi kontrol etmek için bir koruma aracı olarak kullanılır .

Diğer uygulamalar arasında teşhis test şeritleri, inhalasyon cihazları, şırıngalar , uyuşturucu test kitleri ve hastane temizlik kitleri bulunur.

Kimya

kromatografi sütunu

Kimyasında, silika jeli kullanılan kromatografi bir şekilde sabit faz . Olarak kolon kromatografisi , sabit faz genellikle 40-63 um silika jel parçacıkları oluşur. Parçacık boyutu yüzey alanıyla ilgili olduğundan, farklı sütun kromatografisi türleri için farklı parçacık boyutları kullanılır. Partikül boyutundaki farklılıklar, silika jelin flaş veya yerçekimi kromatografisi için kullanılması gerekip gerekmediğini belirler. Bu uygulamada, silika jelin polaritesi nedeniyle, polar olmayan bileşenler daha polar olanlardan önce elute olma eğilimindedir , bu nedenle normal faz kromatografisi adı verilir . Bununla birlikte, hidrofobik gruplar ( C18 grupları gibi) silika jele eklendiğinde önce polar bileşenler elute olur ve yönteme ters faz kromatografisi denir . Silika jel ayrıca ince tabaka kromatografisi için alüminyum , cam veya plastik levhalara da uygulanır .

Silika yüzeyindeki hidroksi (OH) grupları, benzersiz sabit faz parametreleri sergileyen özel silika jelleri elde etmek için işlevselleştirilebilir. Bu sözde işlevselleştirilmiş silika jeller ayrıca organik sentez ve saflaştırmada çözünmeyen reaktifler ve temizleyiciler olarak kullanılır .

Şelatlama grupları ayrıca silika jele kovalent olarak bağlanmıştır. Bu malzemeler, metal iyonlarını sulu çözeltilerden seçici olarak uzaklaştırma yeteneğine sahiptir. Şelatlama grupları, daha büyük mekanik bütünlüğe sahip bir malzeme üreten bir silika jel yüzeyi üzerine aşılanmış poliaminlere kovalent olarak bağlanabilir. Silika jel ayrıca bir M-SG indirgeyici madde oluşturmak için alkali metallerle birleştirilir . (bkz. SiGna kimyası )

Silika jelin suda veya toprakta biyolojik olarak bozunması beklenmemektedir.

Kedi kumu

Silika jel ayrıca kedi kumu olarak tek başına veya bentonit içeren killer gibi daha geleneksel malzemelerle birlikte kullanılır . İz bırakmaz ve neredeyse kokusuzdur.

Gıda katkı maddesi

Silika aerojel veya hidratlı silika olarak da adlandırılan silika jel, Amerika Birleşik Devletleri'nde FDA tarafından genel olarak güvenli (GRAS) olarak listelenmiştir , yani onay gerektirmeden gıda ürünlerine eklenebilmektedir. 21 CFR 172.480 uyarınca izin verildiği üzere ABD'de gıdalara %2'ye kadar silika eklenmesine izin verilir. AB'de %5'e kadar konsantrasyonlarda olabilir.

Listelenen kullanımlar şunları içerir: topaklanma önleyici madde, köpük giderici madde, stabilizatör, adsorban, taşıyıcı, şartlandırma maddesi, üşümeye karşı koruma maddesi, filtre yardımcısı, emülsifiye edici madde, viskozite kontrol maddesi ve çökelme önleyici madde.

Su filtrasyonu

Silika jelin su adsorpsiyon özellikleri göz önüne alındığında, evsel su filtrelerinde kullanılır. Silika jelin yüzey yapısı, suda çözünen bazı minerallerin adsorpsiyonuna veya pazarlandığı şekliyle "İyon değişimine" izin verir. Evsel su filtreleme ürünlerine yönelik düzenlemelerin olmaması nedeniyle, hiçbir çalışma, üreticinin filtreleme sisteminin etkinliğine ilişkin iddialarını doğrulamamaktadır.

Nem göstergesi (renk değiştiren silika jel)

Ana madde: Nem göstergesi
gösteren silika jel

Silika jel, susuz (kuru) durumdan hidratlı (ıslak) duruma geçerken rengini kademeli olarak değiştiren bir nem göstergesi ile katkılanabilir . Yaygın göstergeler kobalt(II) klorür ve metil menekşedir . Kobalt (II) klorür kuruyken koyu mavi, ıslandığında pembe renktedir, ancak toksik ve kanserojendir ve Avrupa Birliği tarafından Temmuz 2000'de toksik bir malzeme olarak yeniden sınıflandırılmıştır . Metil menekşe , turuncudan yeşile veya turuncudan renksize dönüşecek şekilde formüle edilebilir. Aynı zamanda toksik ve potansiyel olarak kanserojendir, ancak tıbbi kullanımları için yeterince güvenlidir. Daha çevre dostu bir indikatör çözümü, kuru olduğunda koyu turuncu/kehribar renginden doymuş olduğunda renksiz/beyaza doğru bir renk değişimine neden olan ferrik amonyum sülfattır.

Tehlikeler

Silika jel toksik değildir, yanıcı değildir ve reaktif değildir ve normal kullanımda stabildir. Hidrojen florür , flor , oksijen diflorür , klor triflorür , güçlü asitler, güçlü bazlar ve oksitleyicilerle reaksiyona girer . Silika jel solunum yollarını tahriş eder ve sindirim sisteminde tahrişe neden olabilir. Boncuklardan çıkan toz ciltte ve gözlerde tahrişe neden olabilir, bu nedenle önlem alınmalıdır. Kristal silika tozu silikozise neden olabilir , ancak sentetik amorf silika jel sertleştiğinden silikozise neden olmaz. Bir nem göstergesi ile katkı yapıldığında ek tehlikeler meydana gelebilir .

Referanslar

Dış bağlantılar