Hóa học của thủy tinh: cấu trúc, ưu điểm và các bài kiểm tra độ bền
Thủy tinh là chất lỏng có độ nhớt cao, vô định hình, cứng, trong suốt và đồng nhất, thu được bằng cách làm nguội chậm các silicat nóng chảy. Thành phần chính của kính phẳng là cát silica (SiO2), có nhiệt độ nóng chảy vào khoảng 1700 ° C.
Từ silic đến silic thủy tinh
La cấu trúc tinh thể của silic có dạng tứ diện: ở tâm có một nguyên tử silic, nối đối xứng với XNUMX đỉnh của nguyên tử oxi, công thức hóa học thực chất là SiO4. Làm lạnh nhanh chóng silica được nung chảy tạo ra một cấu trúc ngẫu nhiên của tứ diện, được liên kết với nhau ở các góc, tạo ra một vật liệu vô định hình, silica thủy tinh.
Khám phá nguyên liệu thô
Nguyên liệu thô được sử dụng trong sản xuất thủy tinh được chia thành bốn nhóm:
- làm thủy tinh hóa. Bằng tác dụng của nhiệt, chúng chuyển từ dạng tinh thể sang dạng vô định hình. Các chất này giữ được trạng thái vô định hình ở mọi nhiệt độ; trên thực tế, độ nhớt của chất lỏng ngăn cản sự di động của các phân tử và làm cho quá trình kết tinh không thể xảy ra.
- Tối. Chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc nấu chảy các chất thủy tinh hóa ở nhiệt độ có thể đạt được trong các lò công nghiệp; chúng cho phép xử lý thủy tinh tiếp theo và đưa các bazơ kiềm vào các thành phần axit của các chất thủy tinh hóa.
- Chất ổn định. Chúng làm cho vật liệu không thay đổi được và có khả năng chống lại các tác nhân khí quyển.
- Lượng phụ gia. Tùy thuộc vào chức năng của chúng, chúng lần lượt được chia thành: chất tinh chế, chất tẩy trắng, chất tạo màu và chất tạo màu.
Quán tính hóa học
Thủy tinh là vật liệu có tính trơ hóa học tuyệt vời đối với hầu hết các chất axit và trung tính. Nó cũng có khả năng chống chịu tốt ngay cả trong điều kiện pH có tính kiềm yếu. Những đặc tính này, được đảm bảo bởi sự ổn định của mạng silicat vô định hình, làm cho nhân vật chính của chúng ta trở thành vật liệu tốt nhất để đựng thức ăn, đồ uống, chế phẩm dược phẩm và hóa chất hoặc thuốc thử.
Kiểm tra sức bền
Để xác minh khả năng chống xâm thực hóa học của thành phần thủy tinh, phải thực hiện nhiều thử nghiệm khác nhau, theo cả các phương pháp tiêu chuẩn hóa và thông qua các thử nghiệm tùy chỉnh, theo nhu cầu của khách hàng.
Hãy cùng tìm hiểu nó là gì, được hướng dẫn bởi những lời giải thích của Stazione Sperimentale del Vetro.
Khả năng chống kiềm theo ISO 695
Phép thử được thực hiện bằng cách cho một mẫu thủy tinh phẳng có kích thước chuẩn bên trong một dung dịch nước kiềm, đun sôi bên trong một hộp kim loại kín đặc biệt, bằng dây trơ. Khi kết thúc thử nghiệm, mức độ ăn mòn kiềm đến hư hỏng thủy tinh được ước tính bằng trọng lượng, tức là bằng cách đo sự mất trọng lượng của mẫu do kết quả của thử nghiệm.
Khả năng chống axit theo tiêu chuẩn DIN 12116
Các điều kiện bắt đầu giống như trong thử nghiệm trước, nhưng dung dịch axit clohydric (HCl) được sử dụng ở đây, dung dịch này được đun sôi bên trong một bình thủy tinh đặc biệt trong điều kiện hồi lưu. Khi kết thúc thử nghiệm, mức độ ăn mòn của axit được ước tính bằng trọng lượng, tức là bằng cách đo sự mất trọng lượng của mẫu sau thử nghiệm.
Khả năng chống thủy lực của thủy tinh bột theo tiêu chuẩn ISO 719 và ISO 720
Thử nghiệm được thực hiện bằng cách cho một số hạt vitrea, có kích thước hạt được xác định rõ, trước sự tấn công của nước milliQ ở 98 ° C (ISO 719) hoặc 121 ° C (ISO 720). Lượng ion kiềm giải phóng ra khỏi thủy tinh trong quá trình thử nghiệm sau đó được xác định bằng cách chuẩn độ dung dịch thử nghiệm với HCl: độ giải phóng kiềm ban đầu càng cao thì khả năng chống xâm thực hóa học của thủy tinh càng kém.
Khả năng chống rửa trong máy rửa bát
Bộ đồ ăn bằng thủy tinh phải đảm bảo đủ độ bền chống lại sự xâm thực của chất tẩy rửa được sử dụng để làm sạch chúng trong máy rửa bát.
Sử dụng máy rửa chén đặc biệt, các vật dụng khác nhau có thể được trải qua các chu trình rửa tiêu chuẩn, được cung cấp bởi các quy định của ngành, để xác định khả năng chống chịu của chúng.
Nguồn: Spevetro.it, pilkington.com, chimicamo.org
