Natri silicat (tiếng Anh: Sodium silicate) hay thủy tinh lỏng là tên phổ biến cho các hợp chất có công thức (Na2O)(SiO2)n, chẳng hạn như natri metasilicat Na2SiO3, natri orthosilicat Na4SiO4, natri pyrosilicat Na6Si2O7. Các hợp chất này thường là chất rắn trong suốt hay chất bột màu trắng được hòa tan trong nước, nhưng đối với sản phẩm thương mại thường có màu xanh do lẫn tạp chất.
Trong ngành công nghiệp, các loại natri silicat khác nhau đặc trưng bởi tỷ lệ khối lượng SiO2:Na2O (có thể chuyển thành tỷ lệ mol bằng cách nhân với 1,032). Tỷ lệ này có thể thay đổi từ 1:2 đến 3,75:1.[1] Các loại có tỷ lệ dưới 2.85:1 có tính kiềm, còn những loại có tỷ lệ SiO2:Na2O cao hơn được coi là trung tính.
Các hợp chất silicat của kim loại kiềm đã được các nhà giả kimchâu Âu quan sát thấy từ những năm 1500. Giambattista della Porta đã quan sát vào năm 1567 rằng tartari salis (kem tartar, kali bitartrat) khiến thạch anh tan chảy ở nhiệt độ thấp hơn.[2] Các tài liệu tham khảo khác về hợp chất silicat của kim loại kiềm được Basil Valentine đưa ra vào năm 1520,[3] và bởi Georgius Agricola vào năm 1550. Vào khoảng năm 1640, Jean Baptist van Helmont đã tìm ra sự hình thành các hợp chất silicat của kim loại kiềm bằng cách nấu chảy cát với lượng kiềm dư và quan sát thấy rằng SiO2 có thể được kết tủa bằng cách thêm axit vào dung dịch.[4]
Năm 1646, Glauber tạo ra kali silicat, mà ông gọi là rượu silicum, bằng cách nấu chảy kali cacbonat (thu được bằng cách nung kem tartar) và cát trong nồi nấu kim loại cho đến khi ngừng sủi bọt khí (do giải phóng carbon dioxide). Hỗn hợp sau đó được để nguội và được nghiền thành bột mịn.[5] Khi bột tiếp xúc với không khí ẩm dần tạo thành một chất lỏng nhớt, mà Glauber gọi là "Oleum oder Liquor Silicum, Arenæ, vel Crystallorum" (dầu hoặc chất lỏng chứa silic, cát hoặc tinh thể).[6]
Tuy nhiên, người ta khẳng định rằng những chất do các nhà giả kim đó điều chế không phải là thủy tinh như ngày nay.[7] Điều đó lẽ ra đã được Johann Nepomuk von Fuchs tìm ra vào năm 1818, bằng cách xử lý axit silicic với kim loại kiềm; sản phẩm thu được tan trong nước, "nhưng không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi khí quyển".[8]
Thuật ngữ "thủy tinh nước" và "thủy tinh hòa tan" được Leopold Wolff sử dụng năm 1846[9], bởi Émile Kopp năm 1857[10] và bởi Hermann Krätzer năm 1887[11].
Natri silicat là chất rắn không màu hoặc bột màu trắng, dễ hòa tan trong nước, nhưng không tan trong alcohol.
Natri silicat ổn định trong dung dịch trung tính và kiềm. Trong dung dịch axit, các ionsilicat phản ứng với các ion hydro tạo thành axit silicic, có xu hướng phân hủy thành gelsilic dioxide ngậm nước.[12]
Khi đun nóng, thu được một chất rắn trong suốt gọi là silica gel, được sử dụng làm chất hút ẩm. Nó có thể chịu được nhiệt độ lên tới 1100oC.
^ abGerard Lagaly, Werner Tufar, A. Minihan, A. Lovell "Silicates" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, 2005. doi:10.1002/14356007.a23_661
^della Porta, Giambattista (1569). Magia naturalis sive de miraculis rerum naturalium, libri iiii [Natural magic or on the miracles of nature, in four books] (in Latin). Lyon (Lugdunum), France: Guillaume Rouillé (Gulielmum Rovillium). pp. 290–291. See pp. 290–291, "Crystallus, ut fusilis fiat" (Quartz, so made molten)]
^Kohn, C. (1862). "Die Erfindung des Wasserglas im Jahre 1520" [The invention of waterglass in the year 1520]. Zeitschrift des Oesterreichischen Ingenieur-Vereins [Journal of the Austrian Engineer Association] (in German). 14: 229–230.
^van Helmont, Johannes (1644). Opuscula medica inaudita (in Latin). Cologne, Germany: Jost Kalckhoven (Jodocum Kalcoven). p. 53. In Part I: De Lithiasi, page 53, van Helmont mentions that alkalis dissolve silicates: "Porro lapides, gemmae, arenae, marmora, silices, &c. adjuncto alcali, vitrificantur: sin autem plure alcali coquantur, resolvuntur in humido quidem: ac resoluta, facili negotio acidorum spirituum, separantur ab alcali, pondere pristini pulveris lapidum." (Furthermore, stone, gems, sand, marble, silica, etc., become glassy by the addition of alkali: but if roasted with more alkali, they are dissolved in moisture: and the former weight of the stone powder is separated from the alkali and released by simply adding acid.)
^Glauber, Johann Rudolf (1647). Furni Novi Philosophici [New Philosophical Furnace] (in German). Vol. 2. Amsterdam, Netherlands: Johann Fabel. pp. 136–137. See: "Wie durch Hülff eines reinen Sandes oder Kißlings auß Sale Tartari ein kräfftiger Spiritus kan erlanget werden." (How with the help of a pure sand or silica a powerful solution can be gotten from cream of tartar).
^Emile Kopp (1857): "Sur la préparation et les propriétés du verre soluble ou des silicates de potasse et de soude; analyse de tous les travaux publiés jusqu'a ce jour sur ce sujet" (On the preparation and properties of soluble glass or the silicates of potash and soda; analysis of all works published until today on this subject). Le Moniteur scientifique, volume 1, 337–349, pages 366–391.
^Christopher Gelpi; Peter Feaver; Jason Reifler (2005). Replication data for: Success Matters: Casualty Sensitivity and the War in Iraq. OCLC795918959.