玻璃的化学稳定性

水性。
6.1.3 碱对玻璃的侵蚀 硅酸盐玻璃一般不耐碱。 碱对玻璃的侵蚀是通过OH-破坏硅氧骨架（≡Si-OSi ≡ ），使Si-O键断裂，SiO2溶解在碱液中。 碱的大量存在使得中和反应能够不断进行，所以， 侵蚀不是形成硅酸凝胶薄膜，而是玻璃表面层不断 脱落。
侵蚀程度与下列因素有关：
6.2.3 表面状态的影响 介质对玻璃的侵蚀首先从表面开始，表面状态对玻 璃化学稳定性具有重要的意义。 可以通过表面处理改变玻璃的表面状态。
从玻璃表面层移去对侵蚀介质具有亲和力的成分； 玻璃表面进行涂层。
6.2.4 温度和压力 化学稳定性随温度的升高而剧烈变化。
100 ℃以下，每升高10 ℃ ，侵蚀介质对玻璃的侵蚀速度
璃表面的阳离子形成硅酸盐，并逐渐溶解在碱溶液中。
综上所述，碱性溶液对玻璃的侵蚀机理与水或酸不
同。
水或酸（包括中性盐或酸性等网络外 体物质。
碱性溶液不仅对网络外体氧化物起作用，而且也对玻璃
结构中的硅氧骨架起溶蚀作用。
6.1.4 大气对玻璃的侵蚀 先是以离子交换为主的释碱过程后逐步过渡到以破 坏网络为主的溶蚀过程。 水汽比水溶液具有更大的侵蚀性。
＞ BaO
耐酸性 ZrO2
＞Al2O3 ＞ ZnO ＞ CaO ＞ TiO2 ＞ MgO
＞ BaO
在三价氧化物中，氧化硼对玻璃的化学稳定性同样 会出现“硼反常”现象。
少量Al2O3能大大提高Na2O- CaO- SiO2玻璃的耐水
性。
在钠钙硅酸盐玻璃xNa2O· yCaO· zSiO2中，如果氧
6.2 影响玻璃化学稳定性的因素
6.2.1 化学组成的影响 硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要取决于硅氧和碱 金属氧化物的含量。 玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，由于“混合 碱效应”使玻璃的化学稳定性出现极值。
在硅酸盐玻璃中以碱土金属或其他二价金属氧化物 置换硅氧时会降低玻璃的化学稳定性，但降低的效 应较碱金属弱。
化物的含量符合下式，则可得到相当稳定的玻璃。
x2 z 3 y y
总之，凡能加强玻璃网络结构并使结构完整致密的 氧化物，都能提高玻璃的化学稳定性；反之，将使 玻璃的化学稳定性下降。
6.2.2 热处理的影响 一般来说，退火玻璃比淬火玻璃化学稳定性高。 明焰退火，玻璃化学稳定性增加； 暗焰退火，玻璃化学稳定性降低。 硼硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相，化学稳定 性与形成的分相结构有关。
第六章 玻璃的化学稳定性
主要内容
6.1 玻璃的侵蚀机理
6.2 影响玻璃化学稳定性的因素
化学稳定性：玻璃制品在使用的过程中受到水、酸、 碱、盐类、气体及其它化学试剂溶液的侵蚀，玻璃
对这些侵蚀的抵抗能力。
玻璃具有较高的化学稳定性，但是在使用中有时还
是不能满足要求。
化学稳定性取决于玻璃的抗蚀能力以及侵蚀介质 （水、酸、碱及大气等）的种类和特性。
增加50~250%；
100 ℃以上，侵蚀始终是剧烈的。
压力的影响也很大。
作业
1、何谓玻璃的化学稳定性？ 2、试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理。 3、水和水汽哪个对玻璃的侵蚀更厉害？为什么？ 4、玻璃容器为什么会产生脱片现象？ 5、影响玻璃化学稳定性的主要因素有哪些？ 6、对于硼硅酸盐玻璃如何提高其化学稳定性？
侵蚀时间
OH-离子的浓度
阳离子的种类
侵蚀后玻璃表面的硅酸盐在碱溶液中的溶解度
玻璃受碱侵蚀分为以下三个阶段：
第一阶段，碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面；
第二阶段，阳离子束缚周围的OH-离子， OH-离子攻击玻
璃表面的硅氧键。
第三阶段，硅氧骨架破坏后变成硅酸离子，和吸附在玻
6.1 玻璃的侵蚀机理
6.1.1 水对玻璃的侵蚀
开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行离子交换。
另一方面，H2O也能对硅氧骨架直接起反应。 玻璃表面形成硅酸凝胶保护膜，离子交换反应速度 变得缓慢，最后停止。 实验证明，硅酸凝胶保护膜并不是离子交换反应停 止的真正原因。
Na+被H+代替，结构变得疏松； H2O对网络的破坏也有利于扩散。
离子交换反应停止的真正原因：
Na+含量的降低； 抑制效应。
6.1.2 酸对玻璃的侵蚀 除氢氟酸外，一般酸并不直接与玻璃起反应，而是 通过水的作用侵蚀玻璃。
浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。
酸对玻璃的作用与水对玻璃作用又有所不同。
高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐
在化学成分为100SiO2+(33.3-x) Na2O+xRO(R2O3 或RO2)的玻璃中，用CaO、MgO、Al2O3 、TiO2、 ZrO2、BaO等氧化物依次置换部分Na2O后，耐水 性和耐酸性的顺序为：
耐水性 ZrO2
＞Al2O3 ＞ TiO2 ＞ ZnO ＞ MgO ＞ CaO