Натрий кальций силикатное стекло: Натрий кальций силикатное стекло посуда вред. Натрий кальций силикатное стекло вредно. Моллированное изделие из стекла

Содержание

Натрий-кальций-силикатное стекло | это… Что такое Натрий-кальций-силикатное стекло?

Натрий-кальций-силикатное стекло – бесцветное стекло, содержащее в основном двуокись кремния (SiO2), окислы щелочных металлов (Na2O, K2О), окислы щелочноземельных металлов (CaO, MgO) и дополнительные компоненты.

[ГОСТ 24315-80] 

Рубрика термина: Виды стекла

Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги, Автотехника, Автотранспорт, Акустические материалы, Акустические свойства, Арки, Арматура, Арматурное оборудование, Архитектура, Асбест, Аспирация, Асфальт, Балки, Без рубрики, Бетон, Бетонные и железобетонные, Блоки, Блоки оконные и дверные, Бревно, Брус, Ванты, Вентиляция, Весовое оборудование, Виброзащита, Вибротехника, Виды арматуры, Виды бетона, Виды вибрации, Виды испарений, Виды испытаний, Виды камней, Виды кирпича, Виды кладки, Виды контроля, Виды коррозии, Виды нагрузок на материалы, Виды полов, Виды стекла, Виды цемента, Водонапорное оборудование, Водоснабжение, вода, Вяжущие вещества, Герметики, Гидроизоляционное оборудование, Гидроизоляционные материалы, Гипс, Горное оборудование, Горные породы, Горючесть материалов, Гравий, Грузоподъемные механизмы, Грунтовки, ДВП, Деревообрабатывающее оборудование, Деревообработка, ДЕФЕКТЫ, Дефекты керамики, Дефекты краски, Дефекты стекла, Дефекты структуры бетона, Дефекты, деревообработка, Деформации материалов, Добавки, Добавки в бетон, Добавки к цементу, Дозаторы, Древесина, ДСП, ЖД транспорт, Заводы, Заводы, производства, цеха, Замазки, Заполнители для бетона, Защита бетона, Защита древесины, Защита от коррозии, Звукопоглащающий материал, Золы, Известь, Изделия деревянные, Изделия из стекла, Инструменты, Инструменты геодезия, Испытания бетона, Испытательное оборудование, Качество цемента, Качество, контроль, Керамика, Керамика и огнеупоры, Клеи, Клинкер, Колодцы, Колонны, Компрессорное оборудование, Конвеера, Конструкции ЖБИ, Конструкции металлические, Конструкции прочие, Коррозия материалов, Крановое оборудование, Краски, Лаки, Легкие бетоны, Легкие наполнители для бетона, Лестницы, Лотки, Мастики, Мельницы, Минералы, Монтажное оборудование, Мосты, Напыления, Обжиговое оборудование, Обои, Оборудование, Оборудование для производства бетона, Оборудование для производства вяжущие, Оборудование для производства керамики, Оборудование для производства стекла, Оборудование для производства цемента, Общие, Общие термины, Общие термины, бетон, Общие термины, деревообработка, Общие термины, оборудование, Общие, заводы, Общие, заполнители, Общие, качество, Общие, коррозия, Общие, краски, Общие, стекло, Огнезащита материалов, Огнеупоры, Опалубка, Освещение, Отделочные материалы, Отклонения при испытаниях, Отходы, Отходы производства, Панели, Паркет, Перемычки, Песок, Пигменты, Пиломатериал, Питатели, Пластификаторы для бетона, Пластифицирующие добавки, Плиты, Покрытия, Полимерное оборудование, Полимеры, Половое покрытие, Полы, Прессовое оборудование, Приборы, Приспособления, Прогоны, Проектирование, Производства, Противоморозные добавки, Противопожарное оборудование, Прочие, Прочие, бетон, Прочие, замазки, Прочие, краски, Прочие, оборудование, Разновидности древесины, Разрушения материалов, Раствор, Ригеля, Сваи, Сваизабивное оборудование, Сварка, Сварочное оборудование, Свойства, Свойства бетона, Свойства вяжущих веществ, Свойства горной породы, Свойства камней, Свойства материалов, Свойства цемента, Сейсмика, Склады, Скобяные изделия, Смеси сухие, Смолы, Стекло, Строительная химия, Строительные материалы, Суперпластификаторы, Сушильное оборудование, Сушка, Сушка, деревообработка, Сырье, Теория и расчет конструкций, Тепловое оборудование, Тепловые свойства материалов, Теплоизоляционные материалы, Теплоизоляционные свойства материалов, Термовлажносная обработка бетона, Техника безопасности, Технологии, Технологии бетонирования, Технологии керамики, Трубы, Фанера, Фермы, Фибра, Фундаменты, Фурнитура, Цемент, Цеха, Шлаки, Шлифовальное оборудование, Шпаклевки, Шпон, Штукатурное оборудование, Шум, Щебень, Экономика, Эмали, Эмульсии, Энергетическое оборудование

Источник: Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов. — Калининград. Под редакцией Ложкина В.П.. 2015-2016.

Виды и свойства стекла — Диаэм в Краснодаре


Стекло – это неорганическая смесь, расплавленная при высокой температуре, которая затвердевает при охлаждении, но не кристаллизуется.

Виды стекла

Кварцевое стекло

Кварцевое стекло получают плавлением кремнезёмистого сырья высокой чистоты. Кварцевое стекло состоит из диоксида кремния SiO2 и является самым термостойким стеклом: коэффициент его линейного расширения в пределах 0 — 1000 °С составляет всего 6х10-7. Поэтому раскаленное кварцевое стекло, опущенное в холодную воду, не растрескивается.

Температура размягчения кварцевого стекла, при которой достигается динамическая вязкость 107 Пуаз (10 Пахс) равна 1250 °С. При отсутствии значительных перепадов давления кварцевые изделия можно применять до этой температуры. Полное же плавление кварцевого стекла, когда из него можно изготавливать изделия, наступает при 1500-1600 °С.

Известно два сорта кварцевого стекла: прозрачный кварц и молочно-матовый. Мутность последнего вызвана обилием мельчайших пузырьков воздуха, которые при плавке стекла не могут быть удалены из-за высокой вязкости расплава. Изделия из мутного кварцевого стекла обладают почти такими же свойствами, как и изделия из прозрачного кварца, за исключением оптических свойств и большей газовой проницаемости.

Поверхность кварцевого стекла обладает незначительной адсорбционной способностью к различным газам и влаге, но имеет наибольшую газопроницаемость среди всех стекол при повышенной температуре. Например, через кварцевую трубку со стенками толщиной в 1 мм и поверхностью 100 см

2 при 750 °С за один час проникает 0,1 см3 Н2, если перепад давлений составляет 1 атм (0,1 МПа).

Кварцевое стекло следует тщательно предохранять от всяких загрязнений, даже таких как жирные следы от рук. Перед нагреванием кварцевого стекла имеющиеся на нем непрозрачные пятна снимают при помощи разбавленной фтороводородной кислоты, а жировые — этанолом или ацетоном.

Кварцевое стекло устойчиво в среде всех кислот, кроме HF и Н3РO4. На него не действуют до 1200 °С С12 и НСl, до 250 °С сухой F2. Нейтральные водные растворы NaF и SiF4 разрушают кварцевое стекло при нагревании. Оно совершенно непригодно для работ с водными растворами и расплавами гидроксидов щелочных металлов.

Кварцевое стекло при высокой температуре сохраняет свои электроизоляционные свойства. Его удельное электрическое сопротивление при 1000 °С равно 106 Омхсм.

Обычное стекло

К обычным стеклам относятся известково-натриевое, известково-калиевое, известково-натриево-калиевое.

Известково-натриевое (содовое), или натрий-кальций-магний-силикатное, стекло применяют для выработки оконных стекол, стеклотары, столовой посуды.

Известково-калиевое (поташное), или калий-кальций-магний-силикатное, стекло обладает более высокой термостойкостью, повышенным блеском и прозрачностью; используется для выработки высококачественной посуды.

Известково-натриево-калиевое (содово-поташное

), или натрий-калий-кальций-магний-силикатное, стекло имеет повышенную химическую стойкость, благодаря смешению окислов натрия и калия; наиболее распространено в производстве посуды.

Боросиликатное стекло

Стекла с высоким содержанием SiO2, низким – щелочного металла и значительным – оксида бора B2O3 называются боросиликатными. Борный ангидрид действует как флюс для кремнезема, так что содержание щелочного металла в шихте может быть резко уменьшено без чрезмерного повышения температуры расплавления. В 1915 году фирма Corning Glass Works начала производить первые боросиликатные стекла под торговым названием Pyrex. Стекло марки Pyrex является боросиликатным стеклом с содержанием не менее 80% SiO2, 12-13% В2O3, 3-4% Na2О и 1-2% Аl2О3.

Оно известно под разными названиями: Corning (США), Duran 50, Йенское стекло G20 (Германия), Гизиль, Монекс (Англия), ТС (Россия), Совирель (Франция), Simax (Чехия).

В зависимости от конкретного состава стойкость к термоудару таких стекол в 2–5 раз выше, чем у известковых или свинцовых; они обычно намного превосходят другие стекла по химической стойкости и имеют свойства, полезные для применения в электротехнике.

Температура размягчения стекла «пирекс» до динамической вязкости в 1011 пуаз (1010 Пас) составляет 580-590 °С. Тем не менее стекло пригодно для работ при температурах до 800 °С, но без избыточного давления. При использовании вакуума температуру изделий из стекла «пирекс» не следует поднимать выше 650 °С. В отличие от кварцевого стекло «пирекс» до 600 °С практически непроницаемо для Н2, Не, O

2 и N2. Фтороводородная и нагретая фосфорная кислоты, так же как и водные растворы (даже 5%-ные) КОН и NaOH, а тем более их расплавы, разрушают стекло «пирекс».

Хрустальное стекло

Хрустальные стекла (хрусталь) — высокосортные стекла, обладающие особым блеском и способностью сильно преломлять свет. Различают свинцовосодержащие и бессвинцовые хрустальные стекла.

Свинцовосодержащие хрустальные стекла — свинцово-калиевые стекла, вырабатывают с добавлением окислов свинца, бора и цинка. Характеризуются повышенным весом, красивой игрой света, мелодичным звуком при ударе; применяют для производства высококачественной посуды и декоративных изделий. Наибольшее применение имеет хрусталь с содержанием от 18 до 24% окислов свинца и 14—16,5% окиси калия (легкий).

К бессвинцовым хрустальным стеклам относятся баритовое, лантановое и др.

Баритовое стекло содержит повышенное количество окиси бария. Обладает лучшим блеском, более высокой светопреломляемостью и удельным весом по сравнению с обычными стеклами, применяют как оптическое и специальное стекло.

Лантановое стекло содержит окись лантана La2О3 и лантаниды (соединения лантана с алюминием, медью и др.). La2О3 повышает светопреломление. Отличается высоким качеством; применяется как оптическое.

Свойства стекла

Плотность стекла зависит от его химического состава. Плотность — отношение массы стекла при данной температуре к его объему, зависит от состава стекла (чем больше содержание тяжелых металлов, тем стекло плотнее), от характера термической обработки и колеблется в пределах от 2 до 6 (г/см3). Плотность — постоянная величина, зная ее, можно судить о составе стекла. Наименьшей плотностью обладает кварцевое стекло — от 2 до 2,1 (г/см3), боросиликатное стекло имеет плотность 2,23 г/см3, наибольшей — оптические стекла с высоким содержанием окислов свинца — до 6 (г/см3). Плотность известково-натриевого стекла составляет около 2,5 г/см3, хрустального — 3 (г/см3) и выше. Табличным значением плотности стекла является диапазон от 2,4 до 2,8 г/см3.

Прочность. Прочностью называется способность материала сопротивляться внутренним напряжениям, возникающим в результате действия внешних нагрузок. Прочность характеризуется пределом прочности. Предел прочности на сжатие для различных видов стекла колеблется от 50 до 200 кгс/мм2. На прочность стекла оказывает влияние его химический состав. Так, окислы СаО и B2O3 значительно повышают прочность, РbО и Al2O3 в меньшей степени, MgO, ZnO и Fe2O3 почти не изменяют ее. Из механических свойств стекол прочность на растяжение является одним из важнейших. Объясняется это тем, что стекло работает на растяжение хуже, чем на сжатие. Обычно прочность стекла на растяжение составляет 3,5—10 кгс/мм2, т. е. в 15—20 раз меньше, чем на сжатие. Химический состав влияет на прочность стекла при растяжении примерно так же, как и на прочность при сжатии.

Твердость стекла, как и многие другие свойства, зависит от примесей. По шкале Мооса она составляет 6-7 ед, что находится между твёрдостью апатита и кварца. Твердость различных видов стекла зависит от его химического состава. Наибольшую твердость имеет стекло с повышенным содержанием кремнезема — кварцевое и боросиликатное. Увеличение содержания щелочных окислов и окислов свинца снижает твердость; наименьшей твердостью обладает свинцовый хрусталь.

Хрупкость — свойство стекла разрушаться под действием ударной нагрузки без пластической деформации. Сопротивление стекла удару зависит не только от его толщины, но и от формы изделия, наименее устойчивы к удару изделия плоской формы. Для повышения прочности к удару в состав стекла вводят окислы магния, алюминия и борный ангидрид. Неоднородность стекломассы, наличие дефектов (камней, кристаллизации и других) резко повышают хрупкость. Сопротивление стекла удару увеличивается при его отжиге. В области относительно низких температур (ниже температуры плавления) стекло разрушается от механического воздействия без заметной пластической деформации и, таким образом, относится к идеально хрупким материалам (наряду с алмазом и кварцем). Данное свойство может быть отражено удельной ударной вязкостью. Как и в предыдущих случаях, изменение химического состава позволяет регулировать и это свойство: например, введение брома повышает прочность на удар почти вдвое. Для силикатных стекол ударная вязкость составляет от 1,5 до 2 кН/м, что в 100 раз уступает железу. На хрупкость, стекол влияют однородность, конфигурация и толщина изделий: чем меньше посторонних включений в стекле, чем более оно однородно, тем выше его хрупкость. Хрупкость стекол практически не зависит от состава. При увеличении в составе стекол B2O3, SiO2, Al2O3, ZrO2, MgO хрупкость незначительно понижается.

Прозрачность – одно из важнейших оптических свойств стекла. Определяется отношением количества прошедших через стекло лучей ко всему световому потоку. Зависит от состава стекла, обработки его поверхности, толщины и других показателей. При наличии примесей окиси железа прозрачность уменьшается.

Термостойкость стекла характеризуется его способностью выдерживать, не разрушаясь, резкие изменения температуры и является важным показателем качества стекла. Зависит от теплопроводности, коэффициента термического расширения и толщины стекла, формы и размеров изделия, обработки поверхности, состава стекла, дефектов. Термостойкость тем выше, чем выше теплопроводность и ниже коэффициент термического расширения и теплоемкость стекла. Толстостенное стекло менее термостойко, чем тонкое. Наиболее термостойко стекло с повышенным содержанием кремнезема, титана и бора. Низкую термостойкость имеет стекло с высоким содержанием окислов натрия, кальция и свинца. Хрусталь менее термостоек, чем обычное стекло. Термостойкость обыкновенного стекла колеблется в пределах 90—250 °С, а кварцевого: 800—1000°С. Отжиг в специальных печах повышает термостойкость в 2,5—3 раза.

Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 1-1,15 Вт/мК.

Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Коэффициент линейного теплового расширения стекол колеблется от 5·10-7 до 200·10-7. Самый низкий коэффициент линейного расширения имеет кварцевое стекло — 5,8·10-7. Величина коэффициента термического расширения стекла в значительной степени зависит от его химического состава. Наиболее сильно на термическое расширение стекол влияют щелочные окислы: чем больше содержание их в стекле, тем больше коэффициент термического расширения. Тугоплавкие окислы типа SiO2, Al2O3, MgO, а также B2O3, как правило, понижают коэффициент термического расширения.

Упругость — способность тела возвращаться к своей первоначальной форме после устранения усилий, вызвавших деформацию тела.

Упругость характеризуется модулем упругости. Модуль упругости — величина, равная отношению напряжения к вызванной им упругой относительной деформации. Различают модуль упругости при осевом растяжении — сжатии (модуль Юнга, или модуль нормальной упругости) и модуль сдвига, характеризующий сопротивление тела сдвигу или сколу и равный отношению касательного напряжения к углу сдвига.

В зависимости от химического состава модуль нормальной упругости стекол колеблется в пределах 4,8х104…8,3х104, модуль сдвига —2х104—4,5х104 МПа. У кварцевого стекла модуль упругости составляет 71,4х103 Мпа. Модули упругости и сдвига несколько повышаются при замене SiO2 на СаО, B2O3, Al2O3, MgO, ВаО, ZnO, PbO.

Свойства стекла производства Corning


Код стекла 0080 7740 7800 7913 0211
Тип Силикатное Боро-силикатное Боро-силикатное 96% Силиката Цинково-титановое
Цвет Прозрачное Прозрачное Прозрачное Прозрачное Прозрачное
Термическое расширение (умножать на 10-7 см/см/°С) 0-300 °С 93,5 32,5 55 7,5 73,8
25 °С, до темп. застывания 105 35 53 5,52 -
Верхний предел рабочей темп. для отожженого стекла (для механических свойств) Норм. эксплуатация, °С 110 230 200 900 -
Экстрем. эксплуатация, °С 460 490 460 1200 -
Верхний предел рабочей темп. для закаленного стекла (для механических свойств) Норм. эксплуатация, °С 220 260 - - -
Экстрем. эксплуатация, °С 250 290 - - -
6,4 мм толщиной, °С 50 130 - - -
12,7 мм толщиной, °С 35 90 - - -
Термостойкость, °С 16 54 33 220 -
Плотность, г/см³ 2,47 2,23 2,34 2,18 2,57
Коэффициент оптической чувствительности по напряжениям, (нм/см)/(кг/мм²) 277 394 319 - 361

Обзор физических и химических свойств стекол Duran, DWK


Свойства Коэффициент линейного
расширения α
(20 °C — 300 °C) × 10⁻⁶
Точка
деформации, °С
Плотность, г/см³ Гидролитическая стойкость
DIN ISO 719 IN
Устойчивость к кислотам
DIN 12 116
Устойчивость к щелочам
ISO 695
Тип стекла
Duran 3,3 525 2,23 Не изменяемые водой Стойкое к действию кислот Умеренно растворимое в щелочах
Fiorax 4,9 565 2,34 Не изменяемые водой Стойкое к действию кислот Умеренно растворимое в щелочах
Натриево-кальциево-
силикатное стекло
9,1 525 2,5 Тугоплавкое для приборов Стойкое к действию кислот Умеренно растворимое в щелочах
SWB 6,5 555 2,45 Не изменяемое водой Стойкое к действию кислот Слаборастворимое в щелочах

Обзор физических свойств стекол Kimble, DWK


Виды стекла 33 Боросиликатное стекло 51 Боросиликатное стекло
Свойства
Точка деформации, °C 513 530
Температура отжига, °C 565 570
Линейный коэффициент
расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷
32 55
Плотность, г/см³ 2,22 2,33
Пропускание видимого света,
толщина 2 мм
92% 91%

Обзор физических и химических свойств стекол Wheaton, DWK


Виды стекла Борсиликатные стекла Натриево-кальциево-
силикатные стекла
180 200 300 320 400 500 800 900
Свойства
Точка деформации, °C 510 505 525 510 530 515 510 496
Температура отжига, °C 560 560 570 560 570 550 548 536
Линейный коэффициент
расширения α (0 — 300 °C)×10⁻⁷
33 33 55 54 60 61 88 91
Плотность, г/см³ 2,23 2,23 2,33 2,39 2,41 2,42 2,48 2,50
Устойчивость к кислотам Стойкое к действию кислот Стойкое к действию кислот Стойкое к действию кислот Стойкое к действию кислот Стойкое к действию кислот Стойкое к действию кислот Умеренно растворимое в кислотах Умеренно растворимое в кислотах
Устойчивость к щелочам Слаборастворимое в щелочах Слаборастворимое в щелочах Слаборастворимое в щелочах Слаборастворимое в щелочах Слаборастворимое в щелочах Слаборастворимое в щелочах Сильно растворимое в щелочах Сильно растворимое в щелочах

Силикат кальция — MEL Chemistry

Реактивы

  • Гидроксид кальция
  • Жидкое стекло

Безопасность

  • Наденьте защитные перчатки и очки.
  • Проведите эксперимент на пластиковом подносе.

Общие правила безопасности

  • Не допускайте попадания химических веществ в глаза или рот.
  • Держите маленьких детей, животных и тех, кто не носит защитные очки, подальше от экспериментальной зоны.
  • Храните этот экспериментальный набор в недоступном для детей младше 12 лет месте.
  • Очистите все оборудование после использования.
  • Убедитесь, что все контейнеры полностью закрыты и правильно хранятся после использования.
  • Убедитесь, что все пустые контейнеры утилизированы надлежащим образом.
  • Не используйте оборудование, которое не входит в комплект поставки или не рекомендовано в инструкции по эксплуатации.
  • Не заменяйте продукты питания в оригинальной упаковке. Утилизируйте немедленно.

Общая информация по оказанию первой помощи

  • При попадании в глаза: Промыть глаза большим количеством воды, при необходимости держать глаза открытыми. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
  • При проглатывании: прополоскать рот водой, выпить немного пресной воды. Не вызывает рвоту. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
  • При вдыхании: Вынести пострадавшего на свежий воздух.
  • При попадании на кожу и при ожогах: промыть пораженный участок большим количеством воды не менее 10 минут.
  • В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химикат и его контейнер.
  • В случае травмы всегда обращайтесь за медицинской помощью.

Консультации для присматривающих за взрослыми

  • Неправильное использование химикатов может привести к травмам и ущербу для здоровья. Проводите только те опыты, которые указаны в инструкции.
  • Этот экспериментальный набор предназначен для использования только детьми старше 12 лет.
  • Поскольку способности детей сильно различаются даже в пределах возрастных групп, наблюдающие взрослые должны проявлять осторожность в отношении того, какие эксперименты подходят и безопасны для них. Инструкции должны позволять наблюдателям оценивать любой эксперимент, чтобы установить его пригодность для конкретного ребенка.
  • Перед началом экспериментов надзирающий взрослый должен обсудить предупреждения и информацию о безопасности с ребенком или детьми. Особое внимание следует уделять безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
  • Территория, окружающая эксперимент, должна быть свободна от каких-либо препятствий и вдали от места хранения продуктов питания. Она должна быть хорошо освещена и проветрена, а также находиться рядом с водопроводом. Должен быть обеспечен прочный стол с термостойкой столешницей.
  • Вещества в одноразовой упаковке должны быть израсходованы (полностью) в течение одного эксперимента, т.е. после вскрытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы и устранение неполадок

Гидроксид кальция Ca(OH) 2 плохо растворяется в воде.
Это нормально?

Да, именно так и должно быть. Гидроксид кальция мало растворим в воде. Для полного растворения данного объема гидроксида кальция потребуется почти 2 литра воды! К счастью, этот эксперимент требует только тщательного смешивания гидроксида кальция с водой, а не растворения его полностью.

Зачем мне постоянно переливать жидкость из одной чашки в другую?

Когда вы смешиваете содержимое двух чашек, вы создаете смесь, которая со временем затвердеет. Этот переход из одного состояния в другое легче всего наблюдать, если продолжать подливать смесь. Вот почему вы должны сначала налить жидкое стекло в отдельную чашку. Добавление его непосредственно к гидроксиду кальция приведет к слишком быстрому затвердеванию смеси.

Жидкость не затвердела, образовались только комки. В чем дело?

Возможно, гидроксид кальция и вода были недостаточно тщательно перемешаны. Это может привести к тому, что реакция произойдет неравномерно или со значительной задержкой. Попробуйте более тщательно перемешать содержимое или повторить эксперимент.

Другие эксперименты

Когда зеленый становится красным

Коралл

Химические морские водоросли

Мгновенный снег

Пошаговые инструкции

Сначала приготовьте две чашки: одну с раствором силиката натрия (также известного как жидкое стекло) и одну с раствором гидроксида кальция.

Сначала, когда две жидкости смешиваются, может показаться, что ничего не происходит…

Ожидаемый результат

Гидроксид кальция Ca(OH) 2 реагирует с силикатом натрия Na 2 Si 2 O 3 и дает нерастворимый силикат кальция CaO*SiO 3 . Именно поэтому раствор затвердевает прямо на воздухе! Кстати, силикат кальция — достаточно популярный материал для современной промышленности. Например. он используется для пассивной огнезащиты и в некоторых типах цемента.

Утилизация

Твердые отходы утилизируйте вместе с бытовым мусором.

Научное описание

Жидкое стекло в основном представляет собой силикат натрия Na 2 SiO 3 и очень хорошо растворяется в воде. Ca 2+ из Ca(OH) 2 легко заменяет натрий Na + с образованием силиката кальция CaSiO 3 , который почти полностью нерастворим. В норме это соединение выглядит как скучный белый порошок.

Но с какой стати он поглощает всю жидкость в чашке и образует твердый кусок крошащегося мыльного вещества, а не оседает на дно, как приличный осадок? Ответ заключается в том, как именно образуется силикат кальция. Реакция в основном происходит на поверхности мельчайших нерастворенных частиц Ca(OH) 2 , давая им кристаллические иглы CaSiO 3 , которые в конечном итоге сцепляются с иглами соседних частиц, впитывая всю жидкость сразу. Обмен Са(ОН) 2 , на что-то более растворимое, типа CaCl 2 и вы получите тот же CaSiO 3 мирно падающий на дно.

Примерно таким же образом такие, казалось бы, разные вещи, как мел, яичная скорлупа и мрамор, в основном представляют собой одно и то же соединение — карбонат кальция CaCO 3 . Но точный процесс, посредством которого каждый из них формируется, сильно влияет на то, как он выглядит.

Какое вещество мы получили?

Материал, полученный в этом эксперименте, можно назвать пластиком.

Пластмассы обычно представляют собой органические вещества и содержат значительную долю атомов углерода и водорода, связанных вместе. Однако пластик в этом эксперименте другой природы: в нем вообще нет углерода. Он состоит из кремния Si, кислорода O, натрия Na и кальция Ca. Ключевой реакцией, используемой для производства этого материала, является комбинация атомов кремния и кислорода, комбинация, которую часто можно найти в силикатах. Поскольку силикаты являются неорганическими веществами, такие пластмассы называются 0162 неорганические или силикатные пластмассовые.

Что такое жидкое стекло?

Жидкое стекло состоит в основном из силиката натрия Na 2 SiO 3 и нескольких других подобных силикатов натрия, единственной переменной среди которых является соотношение между атомами натрия Na, кремния Si и кислорода O. Жидкое стекло на самом деле представляет собой стабильную форму раствора силиката натрия в воде.

Подробнее о природе и структуре жидкого стекла

Жидкое стекло является неорганическим полимер . Молекулы полимеров очень большие, но относительно простые, состоящие из большого количества повторяющихся фрагментов ( мономеров ), соединенных друг с другом химическими связями. Вы можете представить себе полимер как цепь, состоящую из ряда одинаковых элементов.

Жидкое стекло, однако, представляет собой анионный полимер . При растворении в воде анионные полимеры образуют длинные отрицательно заряженные цепи с соответствующим количеством положительно заряженных ионов, окружающих их в растворе. В частности, жидкое стекло (которое на самом деле представляет собой силикат натрия Na 2 SiO 3 ) состоит из полимерсиликатных анионов (-Si-O-Si-O-) с ионами Na + , плавающими вокруг них в растворе.

Почему реакционная смесь затвердевает?

Смесь затвердевает в результате химической реакции между двумя ее основными компонентами: гидроксидом кальция Ca(OH) 2 и жидким стеклом (Na 2 SiO 3 ). Вместе они образуют твердый материал, нерастворимый в воде. Этот материал сильно напоминает обычное силикатное стекло, используемое в окнах, зеркалах, стаканах для питья и т. д., которое состоит из связанных ионов кальция, натрия и силиката.

Почему эта стекловидная смесь пластична, а не тверда?

Природа гидроксида кальция Ca(OH) 2 определяет результат. Если мы добавим еще один источник кальция (например, CaCl 2 ), мы создадим твердый, потрескавшийся материал, очень похожий на песок.

В растворе немного ионов кальция Ca 2+ . По сравнению с гидроксидами натрия Na или калия K гидроксид кальция гораздо менее растворим в воде. Когда он диссоциирует в воде, очень мало ионов кальция Ca 2+ введите раствор:

Ca(OH) 2 ↔ Ca 2+ + 2OH

Поэтому материал образуется относительно медленно и во всем растворе одновременно.

В начале этого процесса образуются крошечные, но постоянно растущие кусочки нерастворимого силиката кальция. Постепенно между этими битами материализуются тонкие мостики, соединяющие их в кластер, который постепенно распространяется по всему решению. Эти мостики достаточно прочные, поэтому полученная частица не разрушается. При этом перемычки также гибкие, поэтому полученное вещество довольно долго остается пластичным.

Попробуйте подумать о гибкости мостов из стеклоподобного материала. Стеклянную палочку толщиной с карандаш согнуть невозможно — она сломается (но не пытайтесь делать это дома — опасно!). Однако можно согнуть стеклянную палочку, если она тонкая, как нить. Эти мосты еще тоньше, невидимы невооруженным глазом, поэтому они гораздо более гибкие. Более того, даже если часть мостов сломается из-за избыточного давления, на сеть в целом это не повлияет.

Молекулы воды также играют ключевую роль в гибкости силикатного пластика. Они действуют как временная «подушка безопасности», не давая гроздьям слипаться друг с другом. Эти молекулы воды фактически захвачены между этими кластерами силиката натрия. Им ничего не остается, как остаться – силикат натрия кристаллизуется по всему раствору, впитывая сразу всю жидкость

Почему материал со временем теряет гибкость?

Вещество высыхает, когда из него испаряется вода. Высушенный силикат кальция напоминает белый песок.

Подробнее об этом:

Опять же, ключевое значение имеет вода. Точнее, ключ в том, как он испаряется. По мере постепенного высыхания материала молекулы воды больше не препятствуют слипанию кластеров силиката кальция друг с другом.

Кроме того, формирование мостов, которые мы описали выше, не является концом процесса. Ионы кальция Ca 2+ медленно входят в раствор и прочно связывают растущие кластеры материала друг с другом. Поэтому свойства силикатного пластика становятся похожими на стеклянную палочку, которая скорее сломается, чем согнется.

Можем ли мы обратить процесс сушки вспять и снова сделать материал гибким?

Нет, не можем. Невозможно воссоздать этот материал, начиная с похожего на песок силиката кальция. Этот материал оказался пластичным отчасти из-за того, как мы его получили из исходных реагентов.

Влияние недавно открытых растворов силиката натрия-кальция на фазовые диаграммы, важные для стеклокерамики в системе Na2O-CaO-SiO2

%PDF-1.7 % 1 0 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект > транслировать приложение/pdf10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.010

  • Эльзевир Лтд
  • Журнал Европейского керамического общества, 42 (2022) 2449-2463. doi:10.1016/j.jeurceramsoc.2022.01.010
  • Стекло
  • Керамика
  • Шлак
  • Термодинамика
  • Фазовая диаграмма
  • Влияние недавно открытых растворов силиката натрия-кальция на фазовые диаграммы, важные для стеклокерамики в системе Na2O-CaO-SiO2
  • Имам Сантосо
  • Маркус Риихимяки
  • Давид Сибарани
  • Пекка Таскинен
  • Лена Хупа
  • Мин-Кью Пэк
  • Даниэль Линдберг
  • журналЖурнал Европейского керамического общества© 2022 The Authors.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *