Химические свойства стекла
Стекло представляет собой твердый раствор, полученный в результате охлаждения расплавленной смеси силикатов и окислов металлов и обладающий механическими свойствами твердых тел. В состав стекла входят различные окислы: Si02l Na20, CaO, MgO, B2O3, Al2O3 и др. Среди видов неорганических стекол (боросиликатные, боратные и др.) особенно большая роль в практике принадлежит стеклам, сплавленным на основе кремнезема, - силикатным стеклам. Вводя в состав стекла
определенные окислы, получают стекла с заранее заданными физико-химическими свойствами. Наиболее простой состав имеет стекло, полученное расплавлением чистого кремнезема до образования стекловидной массы. Из такого стекла обычно изготовляют так называемую кварцевую посуду, которая обладает большой термической и химической стойкостью.
Для изготовления ампул стекольной промышленностью в настоящее время выпускаются специальные сорта (марки) амлульного стекла (табл. 25), которые регламентируются отраслевым стандартов ОСТ 64-2-78-72.
Т а б л и н а 25
Состав ампульных сортов стекла (в процентах по массе)
До 1973 г. промышленностью выпускалось нещелочное стекло только марок НС-1 и НС-2, причем первое вследствие большего содержания В20з и меньшего - Na2О было более стойким. Недавно введенная марка стекла НС-2А по физико-химическим свойствам аналогична стеклу НС-2. Изменение соотношения двухвалентных окислов СаО и MgO (при сохранении общей их суммы) несколько облегчило производственный процесс. Что касается вновь введенной марки ампульного стекла НС-3, то последнее как содержащее значительно большее количество В2Оз (6%) при меньшем содержании щелочных и щелочноземельных окислов является наиболее химически стойким отечественным ам-пульным стеклом.
Кроме отечественных сортов ампульного стекла (НС-нещелочное и АБ-1 -безборное стекло), в таблицу включены для сравнения сорта некоторых зарубежных стекол и сорт «Пирекс»-тугоплавкое (содержит много кремнезема) и химически наиболее стойкое стекло из-за высокого содержания окиси бора (11,7%). По последней причине оно, кроме того, и кислое. В таблице указано также стекло отечественной марки XT (химически и термически стойкое). Из дротов стекла этой марки изготавливаются шприцы «Рекорд».
Свойства стекла зависят от входящих компонентов и их соотношений в сплаве. К наиболее важным качествам стекла относится его химическая стойкость.
Химическая устойчивость характеризует сопротивляемость стекол разрушающему действию агрессивных сред.
На стекло воздействуют различные химические агенты, растворяя его составные части и вызывая коррозию. Одним из самых вредных для стекла веществ является вода, переводящая силикаты в щелочи и создающая благодаря этому затруднения при изготовлении многих инъекционных растворов. Способность воды растворять отдельные составные части стекла начинает проявляться уже в первые минуты контакта водного раствора со стеклом даже при комнатной температуре и усиливается при хранении. Стерилизация оказывает очень сильное влияние и сдвиг рН.
Явления, происходящие в результате воздействия различных водных растворов -на стекло ампул, станут понятными, если учесть, что поверх-костный слой стекла всегда насыщен ионами щелочных и щелочноземельных металлов 'благодаря их высокой подвижности (и небольшому заряду по сравнению с высоким зарядом четырехвалентного иона кремния). По этой причине ион натрия даже при комнатной температуре может замешаться другими ионами. Ионы щелочных металлов легко перемещаются из внутренних слоев стекла на место ионов, вступивших в реакцию.
При воздействии на стекло растворов кислот происходит нейтрализация щелочи, причем если раствор содержит относительно много кислоты (рН 3,0 и ниже), то выщелачивание поверхности стекла происходит без заметного изменения концентрации водородных ионов. Если же на стекло действуют растворы с рН выше 3,0 и вода, то реакция нейтрализации весьма заметно отражается на концентрации водородных ионов и рН резко возрастает. При воздействии растворов кислот и воды реакции выщелачивания сопровождаются образованием на поверхности стекла гидратной кремнеземистой пленки, обогащенной щелочноземельными компонентами стекла. Толщина этой пленки постепенно увеличивается, что затрудняет выход щелочных металлов из внутренних слоев стекла. В связи с этим процесс выщелачивания, начавшийся вначале быстро, постепенно затухает, что видно из кривых, которые, достигнув максимума, далее идут параллельно оси абсцисс.
По-другому протекает воздействие щелочных растворов на поверхность стекла. Вначале они не образуют пленок, а растворяют и смывают поверхностный слой, разрывая при этом связи Si-О-Si и приводя к образованию групп Si-О-Na
27.06.2015