玻璃4-玻璃耐水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)四實(shí)驗(yàn)四 玻璃耐水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定玻璃耐水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定 （滴定法） 概概 述述 n玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 玻璃抵抗水、酸、堿、鹽、大氣等介質(zhì)侵蝕的能力。玻璃抵抗水、酸、堿、鹽、大氣等介質(zhì)侵蝕的能力。 n測(cè)定玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性的意義測(cè)定玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性的意義 是玻璃的一個(gè)重要性質(zhì)，也是衡量玻璃制品的一個(gè)重要是玻璃的一個(gè)重要性質(zhì)，也是衡量玻璃制品的一個(gè)重要 指標(biāo)。當(dāng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差時(shí)：指標(biāo)。當(dāng)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性差時(shí)： 平板玻璃在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存或運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中就會(huì)受潮而粘片；平板玻璃在倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存或運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中就會(huì)受潮而粘片； 光學(xué)儀器玻璃會(huì)因發(fā)霉生斑而影響透光性和成像質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至報(bào)光學(xué)儀器

2、玻璃會(huì)因發(fā)霉生斑而影響透光性和成像質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)甚至報(bào) 廢；廢； 特別是醫(yī)用的包裝瓶，如藥瓶、鹽水瓶等，會(huì)因玻璃溶解而影響瓶中特別是醫(yī)用的包裝瓶，如藥瓶、鹽水瓶等，會(huì)因玻璃溶解而影響瓶中 藥液的質(zhì)量，甚至危及生命。藥液的質(zhì)量，甚至危及生命。 因此，在這些玻璃制品的生產(chǎn)中必須嚴(yán)格檢測(cè)其化學(xué)因此，在這些玻璃制品的生產(chǎn)中必須嚴(yán)格檢測(cè)其化學(xué) 穩(wěn)定性，對(duì)于化學(xué)穩(wěn)定性不合格的產(chǎn)品應(yīng)禁止出廠。穩(wěn)定性，對(duì)于化學(xué)穩(wěn)定性不合格的產(chǎn)品應(yīng)禁止出廠。 測(cè)定玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法很多，如重量法、測(cè)定玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的方法很多，如重量法、 滴定法、比色法等，目前工業(yè)上最常用的粉末法滴定法、比色法等，目前工業(yè)上最常用的粉末法 和表

3、面法。粉末法是在規(guī)定的粒度范圍和條件下，和表面法。粉末法是在規(guī)定的粒度范圍和條件下， 測(cè)定玻璃粉末的侵蝕量，表面法是在規(guī)定的測(cè)試測(cè)定玻璃粉末的侵蝕量，表面法是在規(guī)定的測(cè)試 條件下測(cè)定玻璃制品單位表面的侵蝕程度。條件下測(cè)定玻璃制品單位表面的侵蝕程度。 本實(shí)驗(yàn)根據(jù)國(guó)際委員會(huì)推薦方法，采用德國(guó)本實(shí)驗(yàn)根據(jù)國(guó)際委員會(huì)推薦方法，采用德國(guó) 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN12111測(cè)定玻璃的耐水性。測(cè)定玻璃的耐水性。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁笠弧?shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁?通過(guò)玻璃抗水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定，了解水通過(guò)玻璃抗水化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)定，了解水 對(duì)玻璃的侵蝕過(guò)程，并掌握其測(cè)試方法。對(duì)玻璃的侵蝕過(guò)程，并掌握其測(cè)試方法。 二、方法原理二、

4、方法原理 本方法根據(jù)酸堿中和原理，采用強(qiáng)化試驗(yàn)，模本方法根據(jù)酸堿中和原理，采用強(qiáng)化試驗(yàn)，模 擬自然條件下的侵蝕過(guò)程，用粉末法進(jìn)行玻璃耐水?dāng)M自然條件下的侵蝕過(guò)程，用粉末法進(jìn)行玻璃耐水 性的測(cè)定。性的測(cè)定。 當(dāng)侵蝕介質(zhì)作用于玻璃時(shí)，玻璃就會(huì)受到侵蝕，當(dāng)侵蝕介質(zhì)作用于玻璃時(shí)，玻璃就會(huì)受到侵蝕， 其受侵蝕的程度取決于玻璃的組成和結(jié)構(gòu)。一般工其受侵蝕的程度取決于玻璃的組成和結(jié)構(gòu)。一般工 業(yè)玻璃的組成為業(yè)玻璃的組成為Na2OCaOSiO2系統(tǒng)，水對(duì)它系統(tǒng)，水對(duì)它 的侵蝕過(guò)程可用下面三個(gè)反應(yīng)式來(lái)描述。的侵蝕過(guò)程可用下面三個(gè)反應(yīng)式來(lái)描述。 SiONa+H+OH- SiOH+NaOH OH SiOH+3/2 H

5、+OH- 水化水化 HOSiOH OH Si(OH)4+NaOH 中和中和 Si(OH)3O-Na+H2O 硅酸鈉的電離度低于硅酸鈉的電離度低于NaOH，因此，反應(yīng)，因此，反應(yīng)的的結(jié)結(jié) 果是使果是使溶液溶液中中的的Na 濃度降低，因而，促進(jìn)了第一 濃度降低，因而，促進(jìn)了第一 式的反應(yīng)。式的反應(yīng)。這三個(gè)反應(yīng)互為因果，循環(huán)進(jìn)行，而總這三個(gè)反應(yīng)互為因果，循環(huán)進(jìn)行，而總 的速度取決于離子交換反應(yīng)式。的速度取決于離子交換反應(yīng)式。 此外，此外，H2O分子也能對(duì)硅氧骨架直接反應(yīng)，而分子也能對(duì)硅氧骨架直接反應(yīng)，而 導(dǎo)致玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架的破壞。導(dǎo)致玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架的破壞。 由于大多數(shù)玻璃都具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，這由于大

6、多數(shù)玻璃都具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，這 就使得完全按實(shí)際條件來(lái)測(cè)定玻璃的化就使得完全按實(shí)際條件來(lái)測(cè)定玻璃的化學(xué)學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定定性變性變 得很困難。因此，采用強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)條件的方法，如增得很困難。因此，采用強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)條件的方法，如增 加試祥表面積、提高實(shí)驗(yàn)溫度、加大侵蝕介質(zhì)的濃加試祥表面積、提高實(shí)驗(yàn)溫度、加大侵蝕介質(zhì)的濃 度等縮短測(cè)試時(shí)間。度等縮短測(cè)試時(shí)間。 三、測(cè)試儀器及設(shè)備三、測(cè)試儀器及設(shè)備 1水浴鍋水浴鍋 1臺(tái)臺(tái) 2酸式微量滴定管酸式微量滴定管 1支支 3帶蓋帶蓋聚四氟乙烯燒杯聚四氟乙烯燒杯 6個(gè)個(gè) 4烘箱烘箱(公用公用)。 5鋼制研缽鋼制研缽。6篩子篩子(孔尺寸孔尺寸0.42mm及及0.25mm) 7分

7、析天平分析天平(公用公用) 8水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì)(100)1支支 9鑷子鑷子1把把 10無(wú)水酒精無(wú)水酒精 11中性蒸餾水中性蒸餾水 120.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)鹽酸 13甲基紅指示劑甲基紅指示劑(0.1) 14磁鐵磁鐵1塊塊 15. 量筒量筒50m1 165或或10放大鏡放大鏡 四、測(cè)試步驟四、測(cè)試步驟 1試樣制備試樣制備 稱(chēng)取稱(chēng)取50g待測(cè)試樣、用蒸餾水充分洗凈，干燥后。待測(cè)試樣、用蒸餾水充分洗凈，干燥后。 分成分成5份。份。 每次取一份試樣每次取一份試樣(約約10g)在鋼制研缽在鋼制研缽(如圖示如圖示)中破碎，中破碎， 用篩孔尺寸為用篩孔尺寸為0.42mm及及0.25mm標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩。在標(biāo)準(zhǔn)

8、篩過(guò)篩。在 0.42mm篩上面的玻璃試樣重新破碎，過(guò)篩，直到全篩上面的玻璃試樣重新破碎，過(guò)篩，直到全 部通過(guò)部通過(guò)0.42mm篩。如此操作數(shù)次、篩。如此操作數(shù)次、每次破碎及過(guò)篩每次破碎及過(guò)篩 時(shí)間都要一致時(shí)間都要一致，直至留在，直至留在0.25mm篩上的玻璃粉末約篩上的玻璃粉末約 15g左右，移去左右，移去0.42mm篩后再劇烈篩分篩后再劇烈篩分5min，以便，以便 除去過(guò)細(xì)的細(xì)粉末。除去過(guò)細(xì)的細(xì)粉末。 將將0.420.25mm的玻璃粉末鋪在光滑的白紙上，的玻璃粉末鋪在光滑的白紙上， 用磁鐵吸去研缽上落下的鐵屑。用磁鐵吸去研缽上落下的鐵屑。 將玻璃粉末倒在傾斜光滑的木板上將玻璃粉末倒在傾斜光滑

9、的木板上(其大小約為其大小約為 7050cm)，用手輕敲木板的上部邊緣，圓粒即滾，用手輕敲木板的上部邊緣，圓粒即滾 下。而扁粒停留在木板上棄去。將滾落下來(lái)的玻璃下。而扁粒停留在木板上棄去。將滾落下來(lái)的玻璃 顆粒撒在黑紙上，（借助放大鏡顆粒撒在黑紙上，（借助放大鏡)用鑷子選取大小相用鑷子選取大小相 近的圓形顆粒，尖角的、較小的以及針狀的顆粒棄近的圓形顆粒，尖角的、較小的以及針狀的顆粒棄 去 。 選 好 的 顆 粒 用 無(wú) 水 酒 精 洗 掉 粉 塵 ， 在去 。 選 好 的 顆 粒 用 無(wú) 水 酒 精 洗 掉 粉 塵 ， 在 110120的溫度下烘干，裝在磨口玻璃瓶中，存的溫度下烘干，裝在磨口玻

10、璃瓶中，存 在干燥器內(nèi)備用。在干燥器內(nèi)備用。 為什么要這樣處理試樣？為什么要這樣處理試樣？ 2操作方法：操作方法： 用分析天平稱(chēng)取試樣用分析天平稱(chēng)取試樣2.0000g三份，分別放入三三份，分別放入三 個(gè)塑料燒杯中，用量筒分別加入個(gè)塑料燒杯中，用量筒分別加入50ml蒸餾水，輕敲蒸餾水，輕敲 燒杯，使玻璃粉末均勻地鋪在瓶底上，蓋好蓋，將燒燒杯，使玻璃粉末均勻地鋪在瓶底上，蓋好蓋，將燒 杯平穩(wěn)地浸入沸水浴中，浸入深度以過(guò)液面為限。在杯平穩(wěn)地浸入沸水浴中，浸入深度以過(guò)液面為限。在 水浴恢復(fù)沸騰后，保持水浴恢復(fù)沸騰后，保持60min，然后將燒杯浸入冷水，然后將燒杯浸入冷水 中，迅速冷卻至室溫，在此過(guò)程中

11、，要確保燒杯蓋上中，迅速冷卻至室溫，在此過(guò)程中，要確保燒杯蓋上 揮發(fā)冷凝水全部流入燒杯，并很好地?fù)u勻。用移液管揮發(fā)冷凝水全部流入燒杯，并很好地?fù)u勻。用移液管 吸取吸取25ml溶液，置入溶液，置入100ml錐形瓶?jī)?nèi)，加入兩滴甲基錐形瓶?jī)?nèi)，加入兩滴甲基 紅溶液，用紅溶液，用0.01N鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色。記錄鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至微紅色。記錄 消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)消耗鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的毫升數(shù)。 五、測(cè)試結(jié)果表示五、測(cè)試結(jié)果表示 以溶液中析出的以溶液中析出的Na2O含量的多少換算成每克玻璃析含量的多少換算成每克玻璃析 出出Na2O的量，并確定玻璃的耐水等級(jí)。的量，并確定玻璃的耐水等級(jí)。 Na2O含量

12、按下式計(jì)算：含量按下式計(jì)算： Na2O mg/g玻璃玻璃0.01N(VV1)30.99 (VV1)0.3099 式中式中V滴定滴定25ml試液所需試液所需0.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的用量標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的用量 (ml)； V1滴定滴定25ml空白試液所需空白試液所需0.01N標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的 用量用量(m1)； 30.99-1毫克當(dāng)量所含毫克當(dāng)量所含Na2O毫克數(shù)。毫克數(shù)。 將三份試樣的結(jié)果取平均值，按下表確定玻璃水將三份試樣的結(jié)果取平均值，按下表確定玻璃水 解等級(jí)。解等級(jí)。 玻璃水解等級(jí)玻璃水解等級(jí) 水解 等級(jí) 消耗0.01N HCl (ml)/g玻璃 析出Na2O mg/g玻璃 100.1000.031 20.100.200.0310.062 30.200.850.0620.264 40.852.000.2640.62 52.003.500.621.08 一般不考慮玻璃密度對(duì)有效表面積的影一般不考慮玻璃密度對(duì)有效表面積的影 響，如果玻璃密度小于響，如果玻璃密度小于2.30g/cm 3或大于 或大于 2.7g/ cm3，為了保持一定的樣品表面積，則，為了保持一定的樣品表面積，則 需要對(duì)樣品稱(chēng)量進(jìn)行修正。需要對(duì)樣品稱(chēng)量進(jìn)行修正。 測(cè)試所用去離子水不得含重金屬離子，測(cè)試所用去離子水不得含重金屬離子， 電導(dǎo)率須在電導(dǎo)率須在1 10-4/ cm以下。使用前要