Растворимое стекло

Растворимое стекло

Растворимое стекло — затвердевший стекловидный сплав (силикат натрия и/или силикат калия), или же раствор этих силикатов калия (K₂SiO₃) и/или натрия (Na₂SiO₃) с гидратированным оксидом кремния (SiO₂·xH₂O). В жидком виде используется в строительстве и быту в качестве клея, называется силикатным клеем.

Синонимы: Фуксово стекло (силикат; Wasserglas, verre soluble, waterglass, soluble glass).

Текст из словаря Брокгауз и Ефрон

Растворимое стекло состоит из растворимых в воде кремнекислых солей щелочных металлов, именно калия или натрия или обоих вместе. Растворимое кремнекислое соединение калия было известно еще алхимикам в XVI столетии, но их работы были забыты, так что получение растворимого стекла приписывается обыкновенно Фуксу (J. Н. Fuchs), описавшему его приготовление в 1818 г. и впервые указавшему его практические применения. Растворимое стекло по внешнему виду очень сходно с настоящим стеклом, представляя прозрачную стекловидную массу, бесцветную, зеленоватую или буровато-желтую, имеющую раковистый излом с острыми краями.

Растворимое стекло бывает троякого рода; калиевое, натриевое и двойное (Doppelwasserglas), содержащее кремнекислый калий и кремнекислый натрий вместе. По техническим свойствам все эти роды растворимого стекла одинаковы, а потому обыкновенно приготовляют и употребляют натриевое стекло, но в некоторых случаях, напр. для прибавления к мягким мылам, применяется калиевое стекло. Количественный состав разных сортов Р. стекла не одинаков, напр. состав продажного натриевого стекла изменяется в пределах от 2Na₂O · 5SiO₂ до Na₂O · 4SiO₂.

Растворимое стекло употребляется в практике и поступает в продажу в виде более или менее концентрированных водных растворов желтоватого или буровато-желтого цвета, содержащих до 66 проц. силиката; обыкновенно же они содержат только 33 проц. стекла, имея плотность в 33° В.

Приготовление

Растворимое стекло приготовляют: 1) посредством сплавления и 2) мокрым путем.

• По первому способу для получения калиевого стекла сплавляют 45 кг измельченного кварца, 30 кг поташа и 3 кг древесноугольного порошка (по Фуксу) или 180 ч. белого песка, 125 ч. поташа (содержащего 90 проц. K₂CO₃) и 3 ч. древесноугольного порошка (по Шюру). Полученную после сплавления стекловидную массу, окрашенную от угля в темный цвет, размельчают и оставляют некоторое время на воздухе. Масса притягивает влагу, посторонние соли выветриваются и могут быть удалены посредством промывания холодной водой, в которой само стекло растворяется весьма медленно. Затем нагревают с водой при кипячении, при чем стекло вполне в ней растворяется и образует при известной концентрации сиропообразный раствор, тянущийся в нити. Для натриевого стекла материалы сплавляют в следующих пропорциях: 45 кг кварца, 23 кг прокаленной соды и 3 к. древесноугольного порошка или 100 кг кварца, 60 кг сульфата и 20 к. древесного угля (по Бухнеру) или 180 ч. белого песка, 100 ч. прокаленной соды (в 90 проц.) и 3 ч. древесного угля. Сплавленную массу растворяют в воде, нагревая ее с последней, лучше всего в закрытых котлах паром. Сплавление массы для Р. стекла производят или в газовых стекловаренных печах, в горшках или в ваннах, или прямо на поде пламенных печей. Из стекловаренных газовых печей применяются преимущественно печи с так называемыми рекуператорами, т. е. печи, в которых подогревается только поступающий в них воздух, между тем как сжигаемый в них генераторный газ не подвергается подогреванию; в этих печах направление пламени не изменяется периодически, как напр. в печах с регенераторами Сименса, а остается постоянным. Из газовых печей, применяемых для приготовления растворимого стекла, можно указать на печь системы Неезе (Nehse) и на печь Пютча (А. Putch). Из обыкновенных пламенных печей применяется непрерывно действующая печь Капитена (Capitaine), дающая до 1250 к. в сутки при расходе до 1500 к. угля. Плавка массы в этой печи происходит на ее поде; готовое стекло стекает через отверстие в поде в железные ящики.

Мокрый способ

• Мокрый способ приготовления растворимого стекла состоит в нагревании растворимых в щелочах видоизменений кремнезема с едкими щелоками; именно для этого употребляют кремень и инфузорную землю. При приготовлении Р. стекла из инфузорной земли [Если инфузорная земля сильно окрашена от присутствия органических веществ, то ее предварительно прокаливают.] ее нагревают с едким щелоком или под обыкновенным, или под повышенным давлением. Напр., при приготовлении натриевого стекла нагревают при кипячении инфузорную землю с раствором едкого натра уд. веса 1,15, по растворении прибавляют немного известковой воды для очищения от органических веществ, при чем образуется бурый осадок. Из 120 част. инфузорной земли получается до 240-250 част. студенистой массы, содержащей 47 проц. безводного натриевого стекла. Из 120 ч. инфузорной земли, обработанной 263 ч. калийного щелока уд. веса 1,135, получают 230 ч. студенистой массы с 59 проц. сухого калиевого стекла. По Капитену, инфузорную землю нагревают с натровым щелоком уд. веса 1,22-1,25 в закрытом котле с мешалкой; нагревание производят паром под давлением 3 атмосфер в течение 3 часов; относительные количества употребляемых материалов должны быть таковы, чтобы на 1 ч. едкого натра приходилось 2,8 ч. кремнезема. Признаком конца реакции служит темно-красный цвет раствора от взвешенных в нем нерастворимых веществ и быстрое осветление при отстаивании; если был употреблен избыток кремнезема или нагревание было недостаточно продолжительно, а также при пользовании более крепкими натровыми щелоками, то жидкость не осветляется при отстаивании. Плотность получаемого раствора стекла обыкновенно 1,16-1,18; если уд. вес выше, то раствор разбавляют до этой концентрации водой; при таких условиях жидкость обыкновенно осветляется через сутки.

Применение

(данные устарели, приведено по ЭСБЭ) Для медицинских целей употребляют калиевое стекло, по возможности насыщенное кремнеземом, и для его приготовления берут на 10-15 проц. кремнезема больше против обыкновенного, а также нагревают 1-2 часа более. При этом получают раствор уд. веса 1,32, застывающий в студенистую массу. При приготовлении Р. стекла из кремня не достигают насыщения кремнезема щелочью в такой степени, как при употреблении для этого инфузорной земли. Поэтому весьма часто поступают так, что сначала нагревают размельченный кремень с натуральным щелоком в закрытом котле до возможно полного насыщения, а затем, для окончательного насыщения кремнеземом, раствор переводят в другой котел, в котором нагревают с инфузорной землей.

Р. стекло употребляется ныне в больших количествах в мыловаренном производстве, при приготовлении так наз. наполненных мыл.

В строительном деле Р. стекло применяется для напитывания камней из рыхлых горных пород и для смазывания оштукатуренных стен; это применение основано на действии щелочных силикатов на кальциевые соли, из которых, напр., аморфная углекислая соль (мел) делается от действия силиката твердой, как мрамор, и непроницаемой для влаги.

Растворимое стекло употребляется также при приготовлении искусственных камней, для покрывания дерева с целью сделать его несгораемым, для сгущения таких красок, которые не изменяются от щелочей, а также для особого рода живописи (стереохромия).

Внешние ссылки

История силиката натрия

См. также