玻璃化学稳定性的测定.doc

实验二、 玻璃化学稳定性的测定 目的意义 意 玻璃的化学定性，也叫安定性，耐久性或抗性，是指玻璃在各自然气候条件下抵抗气体(包括大气)、水、菌和在各人工条件下抵抗各酸液、碱液或其他化学，品溶液侵破坏的能力。 玻璃的化学定性是玻璃的一个重要性，也是衡量玻璃制品量的一个重要指，因任何制品的任何用途都要求玻璃具有一定的化学定性。当玻璃的化学定性差，玻璃制品就不能使用。如保温瓶等会因受水的作用成片脱落而影响人体的健康，特是医用瓶、安瓿、水瓶等会因玻璃溶液中而影响液的量，甚至会危及生命。 实验的目的 进一步理解玻璃被侵蚀的机理； 掌握测玻璃的方法。 实验原理侵蚀介质对玻璃的破坏过程是很复杂的。就一般情况而论，当玻璃与侵蚀介质接触时，破坏机理可分为溶解和浸析两大类。当溶解发生时，玻璃各组分以其在玻璃中存在的比例同时进入溶液(例如氢氧化物溶液、磷酸盐溶液、碳酸盐溶液、磷酸或氢氟酸等溶液)中这种侵蚀叫完全侵蚀。当浸析发生时，只是玻璃中的某些组分溶溶液中，其余部分残留在玻璃表面而形成化学稳定性较高的保护膜，玻璃的骨架没有被瓦解。 玻璃制品经常遇到的介质有气体与液体。气体有CO、SO等。液体有水(包括潮湿空气中的水蒸气)、酸液、碱液和盐类溶液等。下面简单讨介质对玻璃的侵蚀。 从实验知道，各种酸、碱、盐的水溶液对玻璃发生破坏作用时，都是水先与玻璃表面起反应。因此可以说水是玻璃的最大“敌人”。就目前情况而言，水能与任何一种玻璃作用，只是程度不同而已。 从微观角度来看，玻璃的内部是比较空旷的。即玻璃网络结构内有很大空隙。因此，当玻璃与侵蚀介质接触时，介质的某些分子或离子能从玻璃表面进入内部与玻璃内部的某些离子进行交换或者同玻璃结构网络进行反应。反应结果，玻璃表面的Si-O键断裂，形成硅醇OH基团，随着这一水化反应的继续，Si原子周围原有的四个桥氧全部成为OH，这就是H分子对硅氧骨架的直接破坏。当水进一步作用时，在玻璃表面将形成一层均匀的高硅酸薄层，俗称为硅酸凝胶膜，这层薄膜具有一定的坚固性，同时又具有很强的吸附能力，使玻璃的进一步破坏过程减慢，故成为保护膜。水对玻璃的作用时间越长，生成的保护膜越厚，破坏的过程就愈慢。所以水对硅酸盐玻璃的侵蚀作用只是在最初一个阶段比较显著，随着侵蚀过程的进行，玻璃的抗水能力便逐步增强。在到达一定时间后，侵蚀作用基本停止。 不论酸、碱或盐类溶液对玻璃作用，首先都是由水中的H、H置换玻璃表面或内部的金属阳离子开始的。因此，对水的抗蚀性能是各种不同要求的玻璃制品的共同要求。 粉末法可以说是一种万能的方法，因为这种方法可以测定各种玻璃制品的化学稳定性(不管什么形状都可加工成粉末试样)。粉末法的实质是将具有一定颗粒度的试样，在某种侵蚀剂的作用下，于某一特定温度时保持一定的时间，然后测定粉末损失的重量、或用一定的分析手段测定玻璃转移到溶液中的成分的含量。 粉末法的特点是简单而快速。因为试验样品是粉末，玻璃表面积大，增大了与侵蚀剂的作用面积，而提取的组分也足够大，可以消除某些偶然因素的影响。粉末法不足的是容易受表面大小、温度、溶剂用量等因素的影响，因而测定精确度比较差。若不做细心的准备工作，遵守一切规程，便难以获得精确的结果。 实验器材水浴锅4孔或6孔锥形烧瓶50mL或100mL电烘箱1台分析天平1台筛子孔径为0.3mm和0.5mm的标准筛 各1把镊子1把温度计2支(读数精确到02C) 干燥器1个酸式滴定管 5mL刻度为0.02mL1支 锤子重约lkg 硬质钢研钵1个(见图这是ISO719-1981(E)推荐的形状和尺寸) 3种、各50g以上 磁铁棒形或马蹄形无水乙醇中性蒸馏水带塞容量瓶50mL、5个甲基红指示剂标准盐酸0.01mol·L-1、若干 实验步骤 玻璃粉末的制备 取按日常生产方法进行退火，已消除应力的玻璃块(其厚度大于15mm)50g，用布把玻璃表面擦干净，再用干净的纸包上，用锤子把试样敲碎；选取30g以上直径在10～30mm之间的玻璃块。放人硬质锡研钵中，插人研杆，用锤猛击一下研杆。应当注意，锤击次数多于一次时，会产生过细的粉碎。锤击之后，将研钵内的玻璃在0.5mm和0.3mm的标准筛上过筛，过筛后，又将0.5mm标准筛上的玻璃放人研钵中粉碎，过筛，如此操作数次，直至留在0.3mm标准筛上的玻璃粉末达到15g左右为止，最后移去0.5mm的标准筛，再激烈筛5min。 如果一时没有如图-1所示的钢质研钵，也可用瓷研钵来加工玻璃粉末，方法如下取lg的玻璃在瓷研钵中研细。因为粉末法是使玻璃颗粒表面受化学处理、为了获得可以比较的结果，玻璃颗粒要求表面相等，即要求球形颗粒。为此，制备试样时应采用薄玻璃块，用弱撞击的方法粉碎，玻璃碎块应在大研钵中研磨，杆应在研钵中做圆周运动，这样可以使玻璃块免受冲击而形成片状体。玻璃块研细后，