Sklo – chemické složení, vlastnosti, druhy skel a jejich použití
Jak je definováno sklo? • ztuhlá tavenina průhledných křemičitanů (pevný roztok) • homogenní amorfní látka (bez pravidelné vnitřní struktury, chybí translační souměrnost na větší vzdálenosti – neopakuje se motiv) • čisté sklo je transparentní, pevný materiál, odolný proti opotřebení, jeho nevýhodou je křehkost • vyrábí se z viskózní skloviny roztavené ve sklářské peci, vznikají tetraedry SiO4
[1]
Složení skla • závisí na druhu skla, požadovaných vlastnostech a následném použití • sodno-vápenaté sklo Na2O. CaO. 6SiO2 - surovinou
jsou sklářské písky - mohou tam být i doprovodné složky – k barvení Fe, k čeření - použití: obalové a tabulové sklo
• křemenné sklo – SiO2 – tavený křemen - chemicky
i tepelně odolné (výhoda), nízký koeficient roztažnosti, vysoká propustnost krátkovlnného záření, ale nevýhoda: drahé - až 2200°C pro tavení – p řidáním alkálií k písku se tavicí teplota sníží
Složení skla • vodní sklo – typické dvousložkové sklo na bázi SiO2 a Na2O - poměr 70:30 - přidává se do tablet na nádobí (myčky) - jako ochranný nátěr povrchu při korozi betonu, ke které dochází vlivem rozpouštění v kyselinách
• křišťálové sklo • olovnatý křišťál • barnatý křišťál
SiO2- PbO- K2O (60:26:14) SiO2- BaO- K2O
• boritokřemičité sklo SiO2-B2O3-Na2O (80:15:5) - SIMAX, kompaktní, slušná chemická odolnost
• vlákna SiO2-Al2O3-CaO-MgO-B2O3
Suroviny pro výrobu skla • sklářský písek – SiO2 • vápenec – CaCO3 • soda – Na2CO3 • potaš – K2CO3 • skleněné střepy • oxidy kovů (k barvení) • Připraví se směs – dokonale se umele a promíchá a vzniká tvz. SKLÁŘSKÝ KMEN.
[2]
Technologie výroby: • sklo vzniká ve sklářských pecích tavením, teplota tavení 1450 – 1550°C a)Roztavení – dokonalé roztavení směsi (kmene) materiál je tuhý, nestejnorodý, s bublinkami b)Čeření – odstranění bublinek – zvýšením teploty a přidáním čeřících činidel, hmota se mísí, bublinky unikají a materiál se stává méně viskózním, vyčeřené sklo je velmi řídké c) Zpracování - ploché sklo (lití), foukání, lisování, d) Chlazení – odstranění vnitřního pnutí
[3]
Koroze skla: • je ovlivněna: složením skla, složením okolního prostředí (roztoku) a jeho pH,teplotou, rychlostí proudění, dále poměrem povrchu skla k objemu roztoku • probíhá: a) samotná povrchová reakce b) transport od povrchu skla • děje: 1. rozpouštění křemičité sítě 2. selektivní vyluhování částic skla: Na+, K+,Pb2+ a interdifuze iontů ze skla 3. zpětná srážení původních rozpuštěných komponentů nebo korozních produktů
Jak ovlivnit chemickou odolnost skel: • složením: SiO2 – zvyšuje chemickou odolnost Na2O – snižuje chemickou odolnost CaO – vápenaté ionty jsou méně pohyblivé, tzn. pomalejší vyluhování, vytváření sekundárních ochranných vrstev na povrchu MgO – také menší pohyblivost iontů Al2O3 – v zásaditém prostředí zvýší odolnost - v kyselém prostředí sníží odolnost • vliv pH – minimální rychlost rozpouštění pH= 4,5-7 • vliv teploty – čím vyšší teplota, tím rychleji koroduje
Otázky k opakování: 1)Jak se liší tabulové (obalové) a křemenné sklo? Vyjádřete se k chemickému složení a použití. a)tabulové……………………………………………… ……………………………………………… b) křemenné……………………………………………. …………………………………………….. 2) Které sklo má poměrně dobrou chemickou odolnost, není drahé a běžně se tedy používá v laboratořích? Napište. ………………………………………………………….. 3) Vysvětlete pojmy: sklářská vana - ……………........ čeření - …………….., sklovina - ……………………….. tavenina - ……………… teplota tavení - ……………..
Použité zdroje: Zdroje informací: • Banýr J., Beneš P. a kol.,: Chemie pro střední školy. SPN, a.s., Praha 2001 • Blažek J., Fabini J.,: Chemie pro studijní obory SOŠ a SOU nechemického zaměření. SPN, n.p., Praha 1984
[cit 31.10.2012]
Obrázky: [1] Handmade leasd crystal carafes – Oimel Oimel.[online]. 2008-06-23 [cit. 2012-10-28]. Dostupný pod licencí Creative Commons - Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0
[2] Working at the Museum of Glass – Ingrid Taylar Taylar .[online]. 2011-10-06 [cit. 2012-10-28]. Dostupný pod licencí Creative Commons - Uveďte autora-Zachovejte licenci 3.0 [3] Volné dílo – celosvětově. [cit 31.10.2012]
