Kvarca ĝelo
Kvarca ĝelo estas granola, vitrosimile polureca, alte porohava formo de kvarco. Kvarca ĝelo estas sekigita ĝelo, kiu rezultiĝas el trosaturitaj solvaĵoj de siliciaj acidoj nSiO2·mH2O kun pH-valoro inter 5 kaj 6. Malgraŭ sia nomo, kvarca ĝelo estas solido. Ĝi estas hidrofila.
Ĝia numero de CAS estas 63231-67-4.
Kvarca ĝelo estas farata sinteze el natria silikato. Ĝi estas ankaŭ nature okazanta mineralo kiu estas minata kaj preparata en granolan aŭ bidan formon.
Kvarca ĝelo estas plej kutime uzata en ĉiutaga vivo kiel granoloj pakitaj en vaporo-trairebla plasta pakaĵo. En ĉi tiu formo, ĝi estas uzita kiel sekigilo por regi lokan humidecon por eviti damaĝon aŭ degradon de iuj varoj. Pro venena aldonaĵoj (vidu pli sube) kaj tre alta absorbokapablo de kondensaĵo, kvarcaj ĝelaj paketoj kutime havas avertojn por ke la uzantoj ne manĝu la enhavon. Se manĝita, la pura kvarca ĝelo estas malverŝajna al kaŭzi akutan aŭ kronikan malsanon, sed devus esti problema tamen. Manĝo-grada sekigilo devus ne inkluzivi venenojn kiu devus kaŭzi longtempan damaĝon al homoj se konsumita en la kvantoj normale inkluzivataj kun la aĵoj de manĝo.
Propraĵoj
[redakti | redakti fonton]Granda surfaca areo de kvarca ĝelo, proksimume 800 m2/g, permesas al ĝi absorbi akvon kun preteco, farante ĝin utilan kiel sekigilo (sekiga agento). Iam saturita kun akvo, la ĝelo povas esti regenerita per varmigo de ĝi al 120 °C por 2 horoj aŭ laŭ aliaj fontoj al 150-170 °C dum 3-4 horoj. Iuj specoj de kvarca ĝelo krakiĝas, kiam ili estas eksponitaj al sufiĉa kvanto da akvo.
Ĝi havas averaĝan amplekson de poro de 2,4 nanometroj kaj havas fortan afinecon por akvaj molekuloj. La areo de kvarca ĝelo konsistas el grupoj Si-OH, situijtaj je distanco 0,5 nanometroj unu de la alia. Ĉi tiuj grupoj estas aktivaj centroj, kaj aktiveco de specimeno de kvarca ĝelo dependas de kvanto kaj aktiveco de ĉi tiuj centroj. En aktiva absorbanto, kio estas tiu de kies surfaco absorbita akvo estas forprenita, multas centroj estas aktivaj. La aktiviĝo okazas dum varmigo de kvarca ĝelo al temperaturo 150 ... 200 °C.
Dum varmigo de kvarca ĝelo al pli granda temperaturo ol 200-400 °C, la aktiveco malpligrandiĝas pro apero de ligoj Si-O kun plua forigo de akvo. Ĉi tiu stadio, tamen, estas reigebla. Dum varmigo al pli ol 400 °C la amplekso de surfaco nereigeble malpligrandiĝas.
La aktivaj centroj interagas kun polusecaj solviloj ĉefe per kreo de hidrogenaj ligoj.
Produktado
[redakti | redakti fonton]Solvaĵo de natria silikato estas acidigata por produkti galantinosimilan sedimenton kiu estas lavata, kaj poste malhidratigata por produkti senkoloran kvarcan ĝelon:
- Na2SiO3 + 2HCl = 2NaCl + H2SiO3
- H2SiO3 = SiO2 + H2O
Kiam videbla signo de la enhavo de kondensaĵo en la kvarca ĝelo estas bezonata, amonia kvarklorokobaltido(II) (NH4)2CoCl4 aŭ kobalta klorido CoCl2 estas aldonata. Ĉi tiu estas kaŭzo ke la ĝelo estas blua se seka kaj rozkolora se hidratigita.
Aplikoj
[redakti | redakti fonton]Sekigilo
[redakti | redakti fonton]Kvarca ĝelo estas uza kiel sekigilo.
En multaj aĵoj, kondensaĵo igas la kreskadon de ŝimo kaj damaĝo. Kondenso povas damaĝi elektronikaĵojn kaj povas plirapidigi malkomponiĝadon de kemiaĵoj, kiel tiuj en vitaminaj piloloj. Per aldono de paketoj de kvarca ĝelo, ĉi tiuj aĵoj povas konserviĝi pli longe.
Kvarca ĝelo povas ankaŭ esti uzata por konservi la relativa humideco (RH) en alta frekvenca radia aŭ satelita ondokonduktilo tiel malgranda kiel eblas. Ekscesa apero de kondensaĵo en ondokonduktilo povas kaŭzi arkadon en la ondokonduktilo, damaĝadon de la povuma amplifilo nutranta ĝin. Ankaŭ, la gutoj de akvo kiuj formiĝas kaj densiĝas en la ondokonduktilo ŝanĝas la karakterizan impedancon, kio igas degradon de la signalo. Tiel ofte estas uzata malgranda kunpremita aera sistemo (simila al malgranda hejma akvaria pumpilo) kiu cirkuligas la aeron en la ondokonduktilo super bokalo de kvarca ĝelo.
Kvarca ĝelo estas ankaŭ uzata por sekigi la aeron en industriaj kunpremitaj aeraj sistemoj. Aero el la kunpremilo disfluas tra kadro kun kvarca ĝelo. La kvarca ĝelo absorbas akvon el la aero, malebligante damaĝon je la punkto de uzo de la kunpremita aero. La sama sistemo estas uzata por sekigi la kunpremitan aeron en fervojaj lokomotivoj, kie kondenso kaj glacio en la bremsaj aeraj pipoj povas igi nefunkcikapablon de la bremsoj.
Kvarca ĝelo estas iam uzita kiel konservada ilo por regi relativan humidecon en muzeaj kaj bibliotekaj ekspozicioj kaj konservejoj.
En kemio
[redakti | redakti fonton]
En kemio, kvarca ĝelo estas uzata en kolorografiko kiel senmova fazo. En kolumna kolorografiko la senmova fazo estas plej ofte komponita el kvarcaj ĝelaj partikloj de amplekso 40 .. .63 μm. Malsamaj partiklaj ampleksoj estas uzataj por atingi deziratan apartigo de certaj molekulaj ampleksoj. En ĉi tiu apliko, pro poluseco de kvarca ĝelo, ne-polusaj komponantoj estas ellavataj antaŭ la polusaj aĵoj, de ĉi tie la nomo normala faza kolorografiko. Tamen, kiam akvomalŝatantaj grupoj (kiel C18 grupoj) estas alfiksitaj al la kvarca ĝelo, tiam polusaj komponantoj estas ellavataj unuaj kaj la maniero estas nomata kiel rea faza kolorografiko. Kvarca ĝelo estas ankaŭ aplikata al aluminio, vitro, aŭ plastaj folioj por maldika tavola kolorografiko.
La hidroksilaj grupoj -OH sur la surfaco de kvarco povas esti funkciigitaj por krei specialecajn kvarcajn ĝelojn kiuj havas unikajn parametrojn kiel senmovaj fazoj. Ĉi tiuj funkciigitaj kvarcaj ĝeloj estas ankaŭ uzataj en organika sintezo kaj purigo kiel nesolveblaj reakciatoj kaj ruboforprenantoj.
Ankaŭ enekompleksaj kombinaĵaj grupoj povas esti kunvalente ligitaj al kvarca ĝelo. Ĉi tiuj materialoj havas la kapablon forpreni metalajn jonojn selekte el akvaj mediumoj. Enekompleksaj kombinaĵaj grupoj povas esti kunvalente ligitaj al poliaminoj kiuj estas greftitaj sur kvarca ĝela surfaco produktante materialon de pli granda mekanika tutececo. Kvarca ĝelo estadas ankaŭ kombinita kun alkalaj metaloj por formi M-SG reduktan agenton.
Kvarca ĝelo ne estas atendata al biologia degenerado en akvo aŭ grundo.
Danĝeroj
[redakti | redakti fonton]Kvarca ĝelo estas ne-venena, ne-brulema, kaj ne-reakciokapabla kaj stabila kun ordinara uzado. Ĝi reagas kun hidrogena fluorido, fluoro, oksigena dufluorido, klora trifluorido, fortaj acidoj, forta bazoj, oksidiloj. Kvarca ĝelo estas agaca al la spira kanalo, povas kaŭzi agacon de la digesta kanalo, kaj polvo de la granoloj povas kaŭzi agacon al la haŭto kaj okuloj, tiel antaŭzorgoj devus esti prenitaj. Iuj el la granoloj povas esti kun kondensaĵa montrilo, kiel kobalta (II) klorido, kiu estas venena kaj povas esti kancerogenera. Kobalta (II) klorido estas profunda blua se seka (anhidra) kaj rozkolora se humida (hidratigita).
Kristala kvarca polvo povas kaŭzo malsanon pro enenspiro de kvarco, sed sintezita amorfa kvarca ĝelo estas ne-malkompakta, kaj do ne kaŭzas la malsanon.
Historio
[redakti | redakti fonton]La esenco estis sciata ekde la 1640-aj jaroj kiel scienca kuriozaĵo.
La sinteza maniero de produktado de kvarca ĝelo estis patentita deprofesoro de kemio Walter A. Patrick je Universitato de Johns Hopkins en Baltimore (Marilando) en 1919. Ĝi estis uzata dum Unua mondmilito por absorbi vaporojn kaj gasojn en gasmaskaj kanistroj, kiel parto de lia patento.
Dum dua mondmilito, kvarca ĝelo estis uzata en la penoj por konservado de penicilino seka, protektado de armea aparataro de kondensaĵa damaĝo, kiel fluaĵa klakanta katalizilo por la produktado de alte oktana benzino, kaj kiel katalizila subteno por la fabrikado de butadueno el etanolo, ĉefa ero por la sintezita kaŭĉuka programo.
Vidu ankaŭ
[redakti | redakti fonton]Eksteraj ligiloj
[redakti | redakti fonton]- Environmental Health and Safety (2007-09-10). Silica Gel - Kvarca Ĝelo. Kontrolita en 2008-01-12.
- Kvarca ĝelo
- Kvarca ĝelo Arkivigite je 2017-06-09 per la retarkivo Wayback Machine
- Kvarcaj ĝelaj maŝo-metrikaj konvertiĝoj Arkivigite je 2008-04-29 per la retarkivo Wayback Machine
- [1]
- Datumtabelo pri materiala sekureco de UK Arkivigite je 2005-12-01 per la retarkivo Wayback Machine
- Kvarca ĝelo kun kondensaĵa montrilo: instrukcio por uzo - detala uza kaj re-sekiga informo
- Respondaro pri kvarca ĝelo kiel sekigilo - informo pri reŝargebla kvarcaj pakaĵoj por hejma uzado
- Kvarco-baraj reakciatoj - informo pri evoluo kaj tabeloj ilustrantaj reakciokapablon
- Kvarco-baraj ruboforprenantoj - ĝeneralaj notoj kaj tabeloj kiuj resumas ruboforprenan kapaciton
- [2] Arkivigite je 2010-11-13 per la retarkivo Wayback Machine
- Maryann Feldman and Pierre Desrochers (Marto 2003). Research Universities and Local Economic Development: Lessons from the History of the Johns Hopkins University - Esploraj universitatoj kaj loka ekonomia evoluo: lecionoj de la historio de la Universitato de Johns Hopkins. Industry and Innovation - Industrio kaj Novdizajno 10 (1, 5-24).
- Fisher Scientific (1997-02-09). Silica Gel Dessicant - Kvarca ĝela sekigilo. Kontrolita en 2008-01-12.
