Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
ТАБЛИЦА 41
Диэлектрическая постоянная кварцевого стекла при различных частотах (Jaeger—1907)
Частота Длина волны Диэлектрическая
постоянная
в м 2
25Э 1,2-106 3,68
106 3000 3,69
10е 300 3,59
107 ' 30 3,58
3-10' 10 3,80
109
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КВАРЦЕВОГО СТЕКЛА
Кварцевое стекло, или расплавленный и застывший в виде аморфной стеклообразной массы кремнезем, представляет в химическом отношении соединение кремния с кислородом вида 5Ю2 (двуокись кремния). Из всех кислородных соединений кремния БЮа является соединением, наиболее насыщенным кислородом и наиболее устойчивым.
Выше мы подробно остановились на тех модификациях, в которых кремнезем может существовать, и оттенили вкратце их основные физические свойства. Переходя к химическим особенностям плавленого кремнезема, следует прежде всего подчеркнуть то обстоятельство, что кремнезем в химическом отношении ведет себя различно в зависимости от того, в какой модификации он находится. Стеклообразный кремнезем — кварцевое стекло — по своей химической активности занимает среднее положение между кристаллическими разновидностями кремнезема (кварц, тридимит, кристобалит) — наиболее устойчивыми, и водными модификациями, которые наиболее подвержены химическому воздействию. Вопрос о химической устойчивости кварцевого стекла имеет, как мы увидим в дальнейшем, чрезвычайно большое значение для его получения, обработки и особенно для практического применения в тех или иных областях науки и техники. В виде общей характеристики можно сказать, что кварцевое стекло при температурах, лежащих ниже 300—500°, вещество в достаточной степени инертное. Лишь весьма ограниченное количество химических соединений способно реагировать с ним при комнатной температуре. Прекрасной иллюстрацией химической инертности кварцевого стекла является тот факт, что оно, в отличие от всех без исключения сортов обычных стекол, совершенно не подвержено действию чистой воды и атмосферным воздействиям.
ДЕЙСТВИЕ ВОДЫ
Чрезвычайно важный в практическом отношении вопрос о разрушающем влиянии воды на стекло уже издавна привлек внимание исследователей. Оказывается, что все без исключения применяющиеся на практике стекла изменяются под действием воды, причем отдельные составные их части переходят в раствор. Действие воды тем сильнее, чем выше ее температура и чем больше площадь соприкосновения воды со стеклом, т. е., иначе говоря, чем более раздробленным берется стекло.
Обычный метод исследования состоит в том, что зерна стекла помещают в платиновый сосуд, в котором более или менее продолжительное время кипятят воду. Количество растворенных веществ определяют затем тем или иным методом аналитической химии. Табл. 4& дает результат такого рода исследования, произведенного над некоторыми сортами ходовых стекол.ТСтекла в виде мелких зерен в количе-110
ТАБЛИЦА 4&.
Вес растворенных
Сорт стекла
к2о
мг мг мг
84,7 59,0 98,5
Тюрингенское стекло низшего качества . • • 14,3 18,1 59,0
6,9 6,5 14,4
• 5,3 1,7 . 4,8
4,3 — 4,6
Хрусталь свинцовый Эренфельда...... Ь9 7,0 —-
Иенское стекло 16/Ш .......... 2,7 — 3,2
1,5 1,8 ¦
стве 20 г клались в платиновую колбу, содержащую 70 см3 воды. Кипячение продолжалось 5 час, после чего определялось количество растворенных веществ в 60 см3 жидкости.
Из таблицы видно, что все исследованные стекла' довольно сильно растворяются водой. Аналогичные опыты с кварцевым стеклом, проделанные МуНцз и МеиБВег 147, не позволили обнаружить даже следов растворения. Указанные авторы в своей работе использовали электрический метод контроля растворимости, исследуя через определенные-промежутки времени электропроводность воды, находящейся в соприкосновении с кварцевым стеклом. Известно, что чистая вода — хороший изолятор, причем достаточно присутствия в ней ничтожного количества растворенного вещества, чтобы в заметной степени понизить ее изолирующие свойства. Муйиэ и МеиББег не могли заметить изменения, электропроводности воды даже после весьма длительного соприкосновения ее при температуре Кипения с мелкораздробленным кварцевым стеклом. Эгим они доказали, что количество кварцевого стекла, перешедшего за время кипячения в раствор, практически равно нулю. К аналогичным результатам пришел КогИгаивсп 148, исследуя воду,, дестиллированную в сосуде из кварцевого стекла. По его измерениям проводимость этой воды была равна 7,2- Ю-7, т. е. величине, значительно меньшей, чем та, которую удается получить, пользуясь посудой из обыкновенного стекла. Все это в значительной мере благоприятствует применению кварцевого стекла для изготовления химической посуды,, и'во всех тех случаях, когда изделия в течение длительного промежутка времени должны подвергаться влиянию атмосферных осадков. Именно благодаря полной нерастворимости кварцевого стекла в воде (при учете конечно его стойкости в отношении действия других реактивов1) Интернациональная комиссия по атомным весам рекомендовала его для. наиболее точных аналитических работ 149
ДЕЙСТВИЕ КИСЛОТ
Отличительное химическое свойство кварцевого стекла — его-кислотоупорность,- Лишь плавиковая и фосфорная кислоты способны с ним реагировать. Другие кислоты, в какой бы концентрации и при какой бы температуре они ни находились, совершенно не действуют на
