Химические свойства стекла

Химическая стойкость. Химической стойкостью называется способность стекла противостоять разрушающему действию воды, растворов солей, влаги и газов атмосферы.

Стойкость стекла к действию щелочей называется щелочестойкостью, к действию кислот — кислотостойкостью. С увеличением в стекле содержания щелочей оксидов (Na₂O или K₂O) химическая стойкость стекла снижается. Введение в состав стекла оксидов цинка, циркония, магния, бария способствует повышению химической стойкости стекла.

Химическую стойкость стекла определяют по разности массы образца до и после испытания. Для испытания приготовляют порошок из стекла или массивный образец стекла, взвешивают его и затем кипятят в агрессивной среде, чаще всего в растворах NaOH, Na₂CO₃, HCl и дистиллированной воде. После опыта образец высушивают и взвешивают на аналитических весах. Потеря в массе стекла и характеризует его химическую стойкость. Химическую стойкость определяют также титрованием кислотой (HCl) раствора, в котором было обработано испытуемое стекло. В этом случае химическая стойкость характеризуется количеством кислоты, затраченной на титрование: чем больше израсходовано   кислоты на титрование, тем меньше химическая стойкость стекла.

Щелочестойкость оконного стекла определяют попотере массы с 1 дм² пластины стекла при обработке ее в кипящем однонормальном растворе углекислого натрия в течение 3 ч. Потеря при этом не должна превышать 38 мг с 1 дм² поверхности.

В зависимости от способности стекол противостоять разрушающему действию воды и других агрессивных растворов  их подразделяют на гидролитические классы, которые определяются количеством HCl, пошедшим на титрование.

Гидролитические классы (расход HCl, мл):
I — не изменяемые водой стекла ........0—0,32
II — устойчивые стекла ................    0,32—0,65
III — твердые аппаратные стекла......0,65—2,8
IV — мягкие аппаратные стекла ....... 2,8—6,5
V — неудовлетворительные стекла ........6,5 и больше

Наибольшую химическую стойкость имеет кварцевое стекло, оно относится к I гидролитическому классу, химико-лабораторные стекла, как правило, ко II. Большинство промышленных стекол принадлежит к самому обширному — III гидролитическому классу, а наиболее устойчивые из них — оконное и полированное — к первой половине этого класса.

Химическая стойкость силикатных стекол в основном зависит от химического состава и определяется содержанием в них кремнезема. SiO₂ значительно увеличивает химическую стойкость стекла, щелочные же окислы, как правило, понижают ее. Другие компоненты стекла ведут себя по-разному по отношению к различным реагентам. Поэтому при подборе химических составов стекол руководствуются тем, в каких условиях они будут использоваться.

Плотность стекла в зависимости от химического состава изменяется от 22 до 70·10² кг/м³. Минимальную плотность имеет кварцевое стекло (22·10² кг/м³), а плотность стекол, содержащих большое количество оксида свинца, достигает 70·10² кг/м³.

С повышением температуры плотность силикатных стекол понижается на 15 кг/м³ на каждые 100°С. Отжиг стекла влияет на плотность. Так, плохо отожженное стекло одного и того же химического состава имеет плотность на 10 ... 20 кг/м³, а закаленное на 80 ... 90 кг/м³ ниже, чем отожженное. С изменением химического состава стекла его плотность заметно изменяется, поэтому на практике она служит косвенным средством контроля постоянства состава стекла.