Alkalisilikate

Wassergläser sind wasserlösliche Alkalisilikate, also Silikate der Alkalimetalle, vornehmlich Natrium und Kalium.

Wassergläser sind glasartige, also amorphe, nicht-kristalline Verbindungen, technisch meist hergestellt aus 2–4 Mol SiO2 (oft um 3,5 Mol) auf ein Mol Kalium- oder Natriumoxid sowie Wasser.

Zur Herstellung wird ein Gemenge aus hochreinem Quarzsand und Kaliumcarbonat (Kaliwasserglas) bzw. Natriumcarbonat (Natronwasserglas) unter CO2-Entwicklung bei 1100 °C bis 1200 °C [1] verschmolzen. Die Schmelztemperatur liegt bei 1350 bis 1480 °C; dies je nach Verhältnis Sand zu Alkalicarbonat. Das abgekühlte Glas wird zu einem Pulver gemahlen (festes Wasserglas).

Zur Anwendung kommt meist flüssiges Wasserglas (flüssiges Kalium-/Natriumsilikat, LIQVOR SILICIVM) als klare, alkalische Lösung oder auch als gallertartige bis feste Masse. Flüssiges Wasserglas wird durch Lösen des festen Wasserglases in Wasser bei hohen Temperaturen (150 °C) gewonnen.

Verwendungen

Wasserglas findet zahlreiche Verwendungen. In der Keramik dient es als Elektrolyt zur Verflüssigung einer keramischen Masse. Benutzt wird es zudem z. B. als Klebstoff und Bleichmittel in der Papierindustrie, als Bindemittel z. B. bei Farben (Mineralfarben), als Zusatz in Schweißelektroden, in Waschmitteln, um Bauteile von Waschmaschinen vor Korrosion zu schützen, als Abdichtung bei Mauerwerk, Deponien und im Untertagebau, bei Sol-Gel-Prozessen und als Pflanzenstärkungsmittel in der ökologischen Landwirtschaft. In der Mikrobiologie wird Wasserglas als Ersatz für Agar, der im sauren pH-Bereich hydrolysiert, bei der Herstellung von festen Nährmedien für die Anzucht säureliebender (acidophiler) Bakterien eingesetzt. In der Gießereitechnik benutzt man Wasserglas zum Härten von Sandformen.

Eine vor der Verbreitung von Kühlschränken gebräuchliche Konservierungsmethode, z. B. zum Einlegen von Eiern, beruht ebenfalls auf Wasserglas: Man rührt eine gewisse Menge der Alkalisilikatlösung in Wasser und schlägt die Mischung mit einem Schneebesen auf. Nach einer Weile wird die Lösung dann gallertartig/halbfest.

Ende des zwanzigsten Jahrhunderts wurde Wasserglas (vor allem als Natriumsilikat) oft in "magische Kristallgärten" benutzt. Dazu wurde Wasserglas mit verschiedenen Metallsalzkristallen vermischt, wobei farbige, stängelartige Gebilde aus den Kristallen herauswuchsen. Chemisch gesehen ist dies eine Folge der Polymerisation der Natriumsilikationen unter Einfluss der als Lewissäuren dienenden Metallionen; die Farbe der Gebilde entsteht durch die Substitution der Natriumionen mit anderen Schwermetallionen. Die farbigen Fortsätze können sowohl Stalaktit- oder Stalagmit-ähnlich sein, abhängig davon ob die Kristalle nach unten gesunken sind oder auf der Oberfläche schweben. Dabei muss aber beachtet werden, dass die Gebilde den angegebenen Tropfsteinformationen nur in der Form ähneln, und dass in diesem Fall die Verteilung (oben/unten) vertauscht ist. Das Streben dieser Strukturen nach oben zu wachsen entsteht dadurch, dass das Polymer wie eine semipermeable Membran agiert, welche die hochkonzentrierte Metallsalzlösung einschließt; das Wachstum entsteht dementsprechend durch ein kontinuierliches 'Platzen' dieser Membran, an der Stelle wo sie am dünnsten ist (oben).

Weblinks

Einzelnachweise

  1. http://www.nzic.org.nz/ChemProcesses/production/1G.pdf Soluble Silicate Manufacture (Englisch)

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