玻璃
,是熔化的无机物,冷却未经过结晶而形成的刚体。常常认
为玻璃较金属耐蚀,认为它是惰性的,但这是一种误解。实际上,在大气和弱酸等介质中,用肉
眼就可以观察到玻璃表面的污染、粗糙和斑点腐蚀迹象。
玻璃由氧化物组成,按功能这些氧化物分成以下3类。
① 玻璃形成体 主要是B2O3、SiO2、GeO2、P2O5 等,它们形成玻璃的三维网格。
② 溶剂 Na2O、K2O、B2O3 等,加入以降低玻璃的熔点和黏度。
③ 稳定剂 CaO、MgO、Al2O3 等可以改进玻璃的稳定性。
按照成分的不同,玻璃可分成以下6类。
① 二氧化硅玻璃 由熔融的SiO2 构成四面体的无规则网格,这种玻璃的热膨胀系数小,耐
化学腐蚀。
② 碱金属硅酸盐玻璃 加入 Na2O,破坏了Si—O—Si键,降低了黏度,但也降低了化学稳
定性,增大了热膨胀系数。
③ 钠钙玻璃 在玻璃中加入CaO,可提高化学稳定性。加入 Al2O3 也可以进一步提高其化
学稳定性,并减小晶化趋势。这种玻璃做灯泡用。
④ 硼硅酸盐玻璃 B2O3 作为玻璃形成体,因其周围仅有三个氧原子,因而热膨胀系数有所
增加,化学稳定性降低。这种玻璃用来封装钨丝。
⑤ 铝硅酸盐玻璃 在玻璃中加入Al2O3,铝进入四面体顶角,增加了化学稳定性和抗晶化能
力。
⑥ 铅玻璃 PbO,一般是网格复型体。加入PbO使玻璃的折射系数及密度增大,化学稳定
性与PbO的关系不大。这种玻璃做电器用。
在光学玻璃中,加进大量的Ba、Pb及其他金属氧化物,使得这类玻璃易受醋酸、硼酸、磷
酸等弱酸腐蚀。另外氢氟酸极易破坏Si—O—Si键而腐蚀玻璃。
当pH值<8时,SiO2 在水溶液中溶解很少,但当pH 值>9以后,溶解量迅速加大。这是
因为在酸性介质中破坏酸性硅烷桥困难,而在碱性介质中,Si—OH 容易形成之故。不同类型玻
璃在酸性介质和碱性介质中的溶解量 (mg/cm2)如下。
玻璃类型 5%HCl
(100℃,24h)
5%NaOH
(100℃,5h)
钠钙玻璃(灯泡) 0.01 1.1
铅玻璃(电器用) 0.02 1.6
耐碱玻璃 0.01 0.09
28 第1篇 洗涤原理
不少玻璃具有相分离及选择性腐蚀的性能。比如,在SiO2B2O3Na2O三元系中,经过热处
理,形成双相组织,硼酸盐弥散于高SiO2 基体之中。于是发生选择性腐蚀———富B2O3 的硼酸盐
受腐蚀,而成为疏松玻璃,孔洞直径为3~6nm。再经过弱碱处理,溶去孔洞内高SiO2 的残存
区,孔洞直径更加扩大。简单的钠玻璃也发生如此选择性腐蚀的情况。