Wikipedia

Ero sivun ”Vesilasi (liuos)” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
[katsottu versio][katsottu versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
lähteistetty ja hieman laajennettu
Ei muokkausyhteenvetoa
Rivi 13:
}}
 
[[Tiedosto:"Raise More Poultry...on Farms and Back Yards...More Eggs and Poultry Will save Beef and Pork." - NARA - 512571.tif|thumb|Yhdysvaltain maatalousviraston vanha juliste, jossa neuvotaan käyttämään vesilasia kananmunien säilönnässä (oikea alakulma).]]
'''Vesilasi''' on [[natrium]][[silikaatti|silikaattien]] väkevä liuos. Se sisältää pääasiassa [[ortosilikaatti|natriumortosilikaattia]] (Na<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub>), mutta todennäköisesti liuoksessa on ortosilikaatti-ionin ohella muitakin silikaattianioneja kuten [[metasilikaatti]]- (SiO<sub>3</sub><sup>-</sup>), disilikaatti- (Si<sub>2</sub>O<sub>5</sub><sup>2-</sup>) ja polymetasilikaatti-ioneja ((SiO<sub>3</sub>)<sub>n</sub><sup>2n-</sup>).<ref name=Kemia>{{kirjaviite | Tekijä = Antti Kivinen, Osmo Mäkitie | Nimeke = Kemia | Sivu = 333 | Luku = Silikaatit | Julkaisija = Otava | Vuosi = 1993 | Tunniste = 951-1-10136-6}}</ref> Sitä voidaan valmistaa antamalla [[kvartsi]]n reagoida väkevän [[natriumhydroksidi]]liuoksen kanssa, jolloin reaktio tapahtuu seuraavasti:
 
'''Vesilasi''' on natrium- tai kaliummetallin ja [[Silikaatti (yhdiste)|silikaatin]] yhdiste. Useimmin käytetään metallina natriumia, jolloin vesilasi koostuu käytännössä natriumoksidista (Na<sub>2</sub>O) ja [[Piidioksidi|piidioksidista]] eli kvartsista (SiO<sub>2</sub>)<ref name="Hänninen">{{Kirjaviite | Nimeke = Vesilasikemia – käyttökohteet ja tutkimus | Julkaisija = Tampereen teknillinen yliopisto | Julkaisupaikka = Tampere | Vuosi = 2018 | Tekijä = Jussi Hänninen | www = https://dspace.cc.tut.fi/dpub/bitstream/handle/123456789/26271/H%C3%A4nninen.pdf?sequence=1&isAllowed=y | Selite = Kandidaatintyö }}</ref>. Vesilasia voidaan käyttää mm. rakentamisessa liimana sekä lämpöä eristävänä vesiliukoisena aineena.
:4 [[natriumhydroksidi|NaOH]] + [[piidioksidi|SiO<sub>2</sub>]] => Na<sub>4</sub>SiO<sub>4</sub> + 2 [[vesi|H<sub>2</sub>O]].<ref name=Kemia /> ▼
 
== LähteetHistoria ==▼
Vesilasi on varsin jäykkäliikkeistä eli sillä on suuri [[viskositeetti]]. Kaupassa se esiintyykin tavallisesti paksuna hyytelömäisenä liuoksena.<ref name=Fokus>{{kirjaviite | Nimeke = Otavan iso fokus, 7. osa (Sv–Öö) | Sivu = 4515 | Luku = Vesilasi | Julkaisija = Otava | Vuosi = 1974 | Tunniste = ISBN 951-1-01521-4}}</ref> Liuos on [[happamuus|emäksinen]], koska silikaatti-ionit reagoivat veden kanssa [[emäs|emäksinä]] muodostaen [[hydroksidi]]-ioneja (OH<sup>−</sup>).<ref name=Laaksovirta>{{kirjaviite | Tekijä = Eero Laaksovirta | Nimeke = Keskikoulun kemia | Sivu = 111 | Luku = Piihappo ja silikaatit | Julkaisija = Otava | Vuosi = 1972}}</ref> Vesilasi reagoi helposti [[happo]]jen kanssa, jolloin syntyy [[piihappo]]a, joka veteen liukenemattomana saostuu [[geeli]]mäisenä.<ref name=Laaksovirta />
 
Eurooppalaiset kemistit olivat 1500- ja 1600-luvuilla luoneet vesilasin kaltaisia liuoksia. Esimerkkinä tästä on kemisti [[Jan Baptist van Helmont|Jan Baptist van Helmont]], joka liuotti hiekkaa suuressa määrässä [[emäs|emästä]] noin vuonna 1640.<ref name="Helmont">{{Kirjaviite | Nimeke = Opuscula medica inaudita | Julkaisija = Jost Kalckhoven | Julkaisupaikka = Köln, Saksa | Vuosi = 1644 | Tekijä = Johannes van Helmont | www = https://books.google.fi/books?id=2wo5AAAAcAAJ&pg=PA13-IA30#v=onepage&q&f=false | Sivu = 53}}</ref>. On kuitenkin väitetty, että vesilasin löysi saksalainen Johann Nepomuk von Fuchs 1800-luvun alussa.<ref name="Bidwell">{{Kirjaviite | Nimeke = The Eclectic Magazine of Foreign Literature, Science, and Art | Julkaisija = Leavitt, Trow, & Co. | Julkaisupaikka = New York, USA | Vuosi = 1857 | Tekijä = W.H. Bidwell | www = https://books.google.fi/books?id=ebMmAQAAIAAJ&pg=PA127#v=onepage&q&f=false | Sivu = 127}}</ref>
Vesilasia käytetään muun muassa paperin liimaukseen sekä sideaineena [[liima|liimoissa]] ja [[kitti|kiteissä]]<ref name=Fokus />. Sitä käytetään myös puuesineiden ja kankaiden päällystämiseen niiden suojaamiseksi [[palaminen|palamiselta]]<ref name=Fokus />. Lisäksi sitä käytetään [[muna|munien]] säilöntään sekä lisäaineena [[pesuaine]]issa.<ref name=Fokus /> Kun vesilasiin lisää oikeassa suhteessa [[etanoli]]a, voi valmistaa [[Superpallo|superpalloja]]. Tämä on tyypillinen polymeerikemian koe yläkoulussa ja lukiossa. Näin tehty superpallo kuitenkin menettää nopeasti muotonsa ja kimmoisuutensa.<ref>{{verkkoviite | Osoite = http://www.kemianluokka.fi/files/Superpallo_opettaja.pdf | Nimeke = Superpallo, opettajan ohje | Julkaisija = Kemianluokka Gadolin | Viitattu = 5.4.2019}}</ref>▼
 
Ennen jääkaappien yleistymistä 1900-luvun alussa, vesilasia käytettiin kananmunien säilyttämiseen. Liuos esti munien valkuaisen ja keltuaisen kuivumisen. Kun vesilasissa säilöttyjä raakoja munia halusi käyttää, niihin oli hyvä tehdä pieni reikä neulalla. Näin toimittiin, koska muuten keitettäessä kananmunien kuoret olisivat rikkoutuneet.<ref name="Bulletin">{{Lehtiviite | Tekijä = U.S. Department of Agriculture | Julkaisu = Farmer's Bulletin | Numero = 1331 | www = https://books.google.fi/books?id=v1pRap8u-SQC&pg=PA19#v=onepage&q&f=false | Sivut = 19 | Vuosi = 1923}}</ref><ref name="Kassinger">{{Kirjaviite | Nimeke = Glass: From Cinderella's Slippers to Fiber Optics | Julkaisija = Twenty-First Century Books | Julkaisupaikka = Connecticut, USA | Vuosi = 2003 | Tekijä = Ruth G. Kassinger | www = https://books.google.fi/books?id=Ta5DVjMUpAYC&pg=PP38#v=onepage&q&f=false | Sivu = 34}}</ref>
▲== Lähteet ==
{{viitteet}}
 
== Valmistus ==
{{tynkä/Kemia}}
 
Kiinteää vesilasia voidaan valmistaa piidioksidista ja kalsinoidusta soodasta, kun lämpötila on riittävän korkea. Tämän jälkeen liuos jäähtyy vesilasiksi.<ref name="Zhang">{{Kirjaviite | Nimeke = Building Materials in Civil Engineering | Julkaisija = Woodhead Publishing Limited and Science Press | Julkaisupaikka = Cambridge, Yhdistyneet Kuningaskunnat | Vuosi = 2011 | Tekijä = Haimei Zhang | www = https://books.google.fi/books?id=TZJwAgAAQBAJ&pg=PA42#v=onepage&q&f=false | Sivut = 42-45}}</ref> Reaktioyhtälö on:
 
Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> (s) + SiO<sub>2</sub> (s) → Na<sub>2</sub>O ∙ SiO<sub>2</sub> (s) + CO<sub>2</sub> (g)
 
Vesilasin vesiliuosta voi valmistaa laittamalla kiinteää vesilasia autoklaaviin ja kuumentamalla sitä höyryllä, jolloin se liukenee. Vesiliuosta voi myös suoraan valmistaa yhdistämällä piidioksidia ja [[Natriumhydroksidi|natriumhydroksidin]] vesiliuosta paineastiassa. <ref name="Hänninen"/> Reaktioyhtälö on:
 
▲:42 [[natriumhydroksidi|NaOH]] (aq) + [[piidioksidi|SiO<sub>2</sub>]] =>(s) → Na<sub>42</sub>O ∙ SiO<sub>42</sub> (aq) + 2 [[vesi|H<sub>2</sub>O]].<ref name=Kemia /> (l)
 
Myös muusta alkalimetallista kuin natriumista koostuvia vesilaseja, kuten kaliumsilikaattia, on mahdollista valmistaa.<ref name="Hänninen"/>
 
== Ominaisuudet ==
 
Puhdas vesilasiliuos on kirkasta ja väritöntä, mutta usein hieman harmaata johtuen epäpuhtauksista.<ref name="Zhang" /> Kiinteä vesilasi on valkoista jauhetta.
 
Vesilasin ominaisuuksiin vaikuttaa piidioksidin ja natriumoksidin suhde. [[Happamuus|pH]] vaihtelee välillä 10-13 riippuen piidioksidin määrästä; mitä enemmän piidioksidia, sitä pienempi pH on.<ref name="Hänninen"/> Vesilasin liuos on emäksinen.
 
Vesilasilla on myös hyvä [[Puskuriliuos|puskurointikyky]], eli happoa lisättäessä vesilasin pH ei laske ennen kuin kaikki emäs on neutraloitu. Puskurointikyky kasvaa piidioksidin määrää lisättäessä <ref name="Hänninen"/>. Vesilasin viskositeetti kasvaa, mitä enemmän seoksessa on piidioksidia.<ref name="Zhang" />
 
Vesilasin [[Polymerointi|polymerointi]] tapahtuu, jos pH-arvo putoaa alle 10:n. Polymeroinnissa vesilasin silikaateista muodostuu silikageeliä, jota käytetään yleisesti kosteusvaurioiden ehkäisemiseen sekä epätoivottujen hajujen poistamiseen.<ref name="Zhang" />
 
Vesilasi luokitellaan turvalliseksi ja matalan riskin kemikaaliksi. Se ei ole myrkyllistä luonnolle eikä myöskään ihmiselle, joskin se saattaa aiheuttaa ärsytystä iholla, silmissä ja hengitysteissä. On olemassa yksi vesilasi, joka on määritelty syövyttäväksi aineeksi ja sen kemiallinen kaava on Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> eli natriummetasilikaatti. Nieltäessä aine on vaarallisempi. Vesilasilla on oma kemikaalikortti, ja sen ICSC-numero on 1137.<ref name="ICSC">{{Verkkoviite | Osoite = https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_card_id=1137&p_edit=&p_version=2&p_lang=fi | Nimeke = Kansainväliset kemikaalikortit: Natriumsilikaatti | Viitattu = 7.4.2019}}</ref>
 
== Käyttö ==
 
Vesilasia käytetään liimana, esimerkiksi [[Aaltopahvi|aaltopahvin]] valmistamiseen. Myös puuta ja metallia voidaan liimata. Korkea lämmönkesto (1100 °C) tekee vesilasista hyvän liiman kohteisiin, joissa lämpötila saattaa kohota korkeaksi. Tämän lisäksi yhdistettä käytetään palonestoaineena jopa puulle, jonka pinnalle se tekee eristävän kerroksen puun ja tulen välille.<ref name="Hänninen"/>
 
Korkean pH:n ja puskurointikykynsä vuoksi vesilasi ei reagoi happojen kanssa. Niinpä sitä käytetään, kun tarvitaan happoja kestäviä materiaaleja, kuten erikoismuoveja –tai betonia.<ref name="Zhang"/>
 
Emäksisyytensä johdosta vesilasia käytetään voimakkaiden pesuaineiden, kuten pyykinpesu- ja konetiskiaineiden valmistuksessa. Vesilasia käytetään myös vetyperoksidi-pohjaisen valkaisuaineen valmistuksessa, joka on edullisempi vaihtoehto klooripohjaiselle valkaisuaineelle. Vesilasista ja [[Vetyperoksidi|vetyperoksidista]] valmistettua valkaisuainetta käytetään paperin tuotannossa ja kierrätyksessä.<ref name="Zhang"/>
 
Saviruukkujen valmistuksessa voidaan käyttää vesilasia. Ruukku upotetaan vesilasiliuokseen, jolloin savi kovettuu.<ref name="Helmont" />
 
▲Vesilasia käytetään muun muassa paperin liimaukseen sekä sideaineena [[liima|liimoissa]] ja [[kitti|kiteissä]]<ref name=Fokus />. Sitä käytetään myös puuesineiden ja kankaiden päällystämiseen niiden suojaamiseksi [[palaminen|palamiselta]]<ref name=Fokus />. Lisäksi sitä käytetään [[muna|munien]] säilöntään sekä lisäaineena [[pesuaine]]issa.<ref name=Fokus /> Kun vesilasiin lisää oikeassa suhteessa [[etanoliEtanoli|etanolia]]a, voi valmistaa [[Superpallo|superpalloja]]. Tämä on tyypillinen polymeerikemian koe yläkoulussa ja lukiossa. Näin tehty superpallo kuitenkin menettää nopeasti muotonsa ja kimmoisuutensa.<ref name="Superpallo">{{verkkoviite | Osoite = http://www.kemianluokka.fi/files/Superpallo_opettaja.pdf | Nimeke = Superpallo, opettajan ohje | Julkaisija = Kemianluokka Gadolin | Viitattu = 5.4.2019}}</ref>
 
Vesilasia voidaan hyödyntää maaperän tukemisessa esimerkiksi rakennusprojekteissa. Seos reagoi muodostaen kolloidin, joka polymerisoituu ja näin muodostaa geelin kiinteyttäen maaperää. Maaperä kiinteytyy, kun vesilasi sitoo partikkelit toisiinsa muodostaen yhtenäisen vettä läpäisemättömän massan. Vesilasin avulla voidaan siis lujittaa maaperää.<ref name="Parviainen">{{Kirjaviite | Nimeke = Vesilasi-pohjanvalmistusmenetelmä | Julkaisija = Metropolia ammattikorkeakoulu | Julkaisupaikka = Helsinki | Vuosi = 2015 | Tekijä = Tommi Parviainen | www = https://www.theseus.fi/bitstream/handle/10024/89220/Inssityo20.3.pdf?sequence=1&isAllowed=y | Selite = Insinöörityö}}</ref>
 
== Lähteet ==
 
{{Viitteet}}
[[Luokka:Silikaatit]]
[[Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit]]
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/wiki/Vesilasi_(liuos)”