규산 칼슘 : 특성, 구조, 획득, 용도 - 화학 - 2026

칼슘 실리케이트 , 칼슘 옥사이드 (CaO를) 및 실리카로 형성 화학 물질 (의 SiO 그룹에 할당 된 이름 ₂ ). 이 화합물의 일반 공식은 xCaO • ySiO ₂ • zH ₂ O입니다.

흰색 또는 황백색 고체입니다. 그들은 무수물, 즉 구조에 물 (H ₂ O)이 없거나 포함 할 수 있습니다. 그들은 자연에서 여러 유형의 미네랄의 일부입니다.

규산 칼슘 광물. Dave Dyet http://www.shutterstone.com http://www.dyet.com / 공용 도메인. 출처 : Wikimedia Commons.

규산 칼슘은 물에 녹지 않지만 결합하면 수화 젤 (젤라틴과 같은 물질)을 형성하며 응고 후 매우 단단하고 내성이 있으며 거의 ​​방수가됩니다.

이로 인해 시멘트, 벽돌 및 방습 패널에 사용되기 때문에 건설 산업에서 사용되었습니다. 그들은 또한 치아의 천공을 치료하는 재료의 일부이며 뼈 재생, 즉 생체 재료로 사용하기 위해 연구되었습니다.

일부 야금 산업에서 발생하는 오염을 줄이기 위해 제안되었습니다. 또한 차량 브레이크 및 클러치의 마찰 발생기로 사용됩니다.

구조

규산 칼슘은 다양한 양의 산화 칼슘 (CaO)과 실리카 (SiO ₂ )를 함유 할 수 있습니다 . 일반 공식은 다음과 같습니다.

xCaO • Ysio ₂ • zH ₂ O

여기서 x, y 및 z는 다양한 값을 가질 수있는 숫자입니다.

CaO의 양은 3 % ~ 35 % (건조 기준 중량 기준) 여야하며 SiO ₂ 함량 은 50 ~ 95 % (건조 기준 중량 기준) 여야합니다. 그것들은 무수물 (구조에 물이없는, 즉 공식에서 z = 0)이거나 수화 될 수 있습니다 (물이 그것의 형태 임).

명명법

• 규산 칼슘
• 규산 칼슘 염
• 산화 칼슘 및 실리콘

속성

몸 상태

매우 미세한 흰색 또는 회백색 고체.

분자 무게

칼슘 메타 규산염 CaO • SiO ₂ 또는 CaSiO ₃ = 116.16 g / mol

녹는 점

칼슘 메타 실리케이트 CaSiO ₃ = 1540 ° C

밀도

칼슘 메타 실리케이트 CaSiO ₃ = 2.92g / cc

용해도

물과 에탄올에 불용성.

pH

5 % 규산 칼슘으로 제조 된 진흙은 8.4-12.5의 pH를 가질 수 있습니다.

기타 속성

규산 칼슘은 수화 (분자에 물 포함) 또는 무수 (분자에 물 없음) 칼슘 산화물 CaO 형태의 칼슘 및 실리카 이산화 규소 SiO ₂ 형태의 실리카로 수화 될 수 있습니다 .

그것은 높은 흡수 능력을 가지고 있습니다. 칼슘 메타 실리케이트 (CaO • SiO ₂ 또는 CaSiO ₃ )는 광채와 백색도, 낮은 습도, 낮은 휘발성 함량 및 우수한 오일 흡수로 유명합니다.

CaSiO ₃ 칼슘 메타 실리케이트 . Ondřej Mangl / 퍼블릭 도메인. 출처 : Wikimedia Commons.

칼슘 실리케이트 수화물 중에서 칼슘에 물을 첨가하여 형성된 이들 ₂ 그런가 ₅ 및 칼슘 ₃ 그런가 _5는 구별된다 . 이 두 화합물의 수화 생성물은 특정 유형의 시멘트에서 가장 풍부합니다.

구하기

규산 칼슘은 규조토와 같은 규조토 물질과 칼슘 화합물 (수산화칼슘 (Ca (OH) ₂ ) 등)을 반응시켜 다양한 방식으로 만들어집니다 .

칼슘 실리케이트, 실리카와 산화 칼슘 (CaO를) (그런가 소성에 의해, 예를 들면 제조 될 수있다 _(2)를 승온에서).

반응이 1 : 1 몰비 (SiO ₂ 와 같은 수의 CaO 분자가 있음을 의미 함 )로 수행되면 칼슘 메타 규산염 CaSiO ₃ 또는 CaO • SiO _{2 결과} :

CaO + SiO ₂ + 열 → CaSiO ₃

응용

벽돌을 얻을 때

규산 칼슘 단위 또는 건축용 벽돌로 만들어집니다. 그들은 미세한 규산 물질과 생석회 또는 수화 석회로 얻습니다. 불활성 안료를 추가하여 벽돌에 다른 색상을 부여 할 수 있습니다.

장치는 압력 하에서 성형되고 4-6 시간 동안 170 ° C의 오토 클레이브 (스팀 오븐)에서 경화됩니다. 경화하는 동안 석회 중 일부는 규산질 물질과 반응하여 규산 칼슘 수화물을 형성하여 벽돌을 함께 고정합니다.

규산 칼슘 벽돌. Holger. Elgaard / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). 출처 : Wikimedia Commons.

그러나 규산 칼슘 벽돌은 점토 벽돌보다 더 많이 팽창하고 수축하는 경향이 있으며, 이는 때때로 벽돌에 균열을 일으킬 수 있습니다.

이것은 주목을 끌었고 잠재적으로 위험한 것으로 간주되었습니다.

포틀랜드 시멘트

규산 칼슘은 건설 산업에서 널리 사용되는 재료 인 포틀랜드 시멘트의 일부입니다.

포틀랜드 시멘트가 주로 수화 규산 칼슘 및 황산 칼슘 CASO 형성 물질의 분쇄에 의해 생성되는 유압 시멘트 인 ₄ (석고).

시멘트로 표면. 시멘트에는 규산 칼슘이 구성되어 있습니다. 저자 : Pexels. 출처 : Pixabay.

수화 된 규산 칼슘 겔을 생성하는 수화 반응으로 인해 빠르게 경화됩니다. 이로 인해 강하고 밀도가 높고 투과성이 낮은 물질이 생성됩니다 (물이 통과하지 못함).

여기에 포함 된 규산염은 규산 삼 칼슘 Ca ₃ SiO ₅ 또는 3CaO.SiO ₂ 및 규산이 칼슘 Ca ₂ SiO ₄ 또는 2CaO.SiO ₂ 입니다.

방사성 쓰레기를 고정하려면

시멘트의 규산 칼슘은 중량 백분율이 다를 수 있습니다. 포틀랜드 시멘트의 조성은 의도하는 건축 구조의 유형에 따라 달라질 수 있습니다.

이 시멘트의 일부 유형은 사람이나 환경에 해를 끼치 지 않도록 방사성 폐기물을 고정시키는 데 사용됩니다.

건물 용 절연체

규산 칼슘은 미네랄 폼 보드 또는 절연 미네랄 보드를 얻는 데 사용됩니다.

규산 칼슘 시트. Achim Hering / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0). 출처 : Wikimedia Commons.

이것들은 벽을 습기로부터 단열시키는 역할을합니다. CaO를하고 그런가 ₂ 혼합 가장자리의 유연성과 안정성을 개선하는 추가의 물 3-6 % 셀룰로스.

생성 된 슬러지를 금형에 부은 다음 오토 클레이브라고하는 특수 증기 오븐에서 고압 및 고온의 증기로 가열합니다.

그 결과 시트 나 보드로 절단되고 물을 튕겨 낼 수 있도록 특수 첨가제로 처리 된 단단하고 매우 미세한 기공이있는 폼이 생성됩니다.

규산 칼슘 폼은 건축 부문, 특히 벽을 단열하고 습기에 대한 보호를 개선하는 데 사용되며 특히 오래된 건물의 개조에 유용합니다.

야금 산업의 오염을 줄이기 위해

Dicalcium silicate Ca ₂ SiO ₄ 또는 2CaO. SiO ₂ 는 다른 야금 공정에서 발생하는 산 유출 물에 용해 된 금속을 침전시키는 데 사용되었습니다.

침전은 용해 된 금속이 용기 바닥으로 이동하여 수집 할 수있는 고체 화합물의 일부가되는 것을 의미합니다.

철강 산업의 일부 폐기물에는 산성 용액에서 금속을 침전시키는 데 유용한 규산 칼슘이 있습니다. 저자 : Skeeze. 출처 : Pixabay.

강철 슬래그에 존재 하는 Ca ₂ SiO ₄ 는 물과 반응하여 Ca (OH) _2를 생성하며 _, 이는 다른 공정에서 금속의 산성 용액의 산성도를 중화 할 수있는 능력이 있습니다.

2 Ca ₂ SiO ₄ + 4 H ₂ O → 3CaO. 2SiO ₂ .3H ₂ O + Ca (OH) ₂

중화 외에도 칼슘 규산염 화합물은 칼슘 이온 Ca ²⁺ 와 교환 하여 M ²⁺ 금속 이온의 일부를 흡착 할 수 있습니다 . 다음은 개요입니다.

≡Si-O-Ca + M ²⁺ → ≡Si-OM + Ca ²⁺

금속을 포함하는 고체 화합물은 다른 용도로 사용할 수 있으며 폐기되지 않습니다. 이것은 산업 생태학의 예입니다.

생체 재료에서

규산 칼슘 세라믹은 1990 년부터 생체 재료로 테스트되기 시작했습니다. 다른 재료보다 우수한 생체 활성을 가지고 있기 때문에 뼈 조직 재생에 잠재적 인 사용에 대해 연구되었습니다.

이것은 새로운 뼈를 형성하는 메커니즘에서 필수적인 역할을하는 실리콘 (Si)을 가지고 있다는 사실에 기인합니다.

규산 칼슘 기반 시멘트는 생물학적 유체에 담그면 인산 칼슘 / 인회석 코팅의 형성을 유도하고 조직 재생을 촉진하는 능력이 있습니다.

칼슘 규산염은 뼈를 복구 할 수있는 생체 재료의 기반으로 기능 할 수 있습니다. https://www.scientificaimations.com/ / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). 출처 : Wikimedia Commons.

이러한 이유로 뼈 복구에 적합한 재료로 간주되고 있습니다.

biodentine에서

규산 칼슘은 바이오 덴틴의 일부입니다. 이것은 치아 천공, 뼈 흡수를 복구하고 치아 뿌리 끝을 채우는 데 사용되는 재료입니다.

Biodentin은 다른 재료보다 기계적 강도 또는 경도가 더 크고 상아질과 유사한 저 다공성 생리 활성 시멘트입니다.

칼슘 규산염은 치아의 천공을 덮는 데 사용되는 재료의 일부입니다. Jak / 퍼블릭 도메인. 출처 : Wikimedia Commons.

이 제품은 규 산삼 칼슘 (Ca ₃ SiO ₅ ), 규산이 칼슘 (Ca ₂ SiO ₅ ), 탄산 칼슘 (CaCO ₃ ) 및 산화 지르코늄으로 구성됩니다. 물과 혼합되면 규산 칼슘은 끈적 끈적한 수화 젤을 형성하여 잠시 후 단단한 구조를 만듭니다.

이는 치아 펄프의 세포에 긍정적 인 영향을 미치고 상아질의 가교 형성을 가속화하여 결합 강도, 미세 경도 및 압축 저항이 두드러집니다.

치아를 치료하는 규산 칼슘 튜브. Shaimaa Abdellatif / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). 출처 : Wikimedia Commons.

기타 앱

규산 칼슘은 고결 방지제 및 필터 보조제로도 사용됩니다.

CaSiO ₃ 칼슘 메타 실리케이트 는 세라믹, 자동차 브레이크 및 클러치와 같이 약간의 마찰이 필요한 장치 및 금속 획득에 사용됩니다.

높은 광택과 백색도로 인해 CaSiO ₃ 는 페인트와 플라스틱을 채우는 데 사용됩니다.

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