在今天,玻璃已经成为了我们生活中的一大景观,它在人类各方面的运用,在工程上、化学实验上都做出了独特的贡献。它是人们的一种经常使用的材料,人类正在不断地发展着它的新品种,让它更能满足人们的生产生活需要。
玻璃有这么大的作用,你知道它是怎么来的吗?
原来,它是人们将石英砂(SiO2)、纯碱(Na2CO3)、石灰石(CaCO3)在摄氏一千四百多度的高温下熔融,冷却后即成为硬梆梆的玻璃了。大家都知道,玻璃是不溶于水的,甚至是那种腐蚀性极强的“王水”(一体积硝酸和两体积盐酸的混合物),因此,玻璃可用来盛放各种水溶液以及酸碱溶液。
但是,你听说过吗?有一种奇妙的玻璃却能很容易地在水里溶解。你只要把一小块这种玻璃放到热水中,不多一会儿,玻璃就“失踪”了。这是怎么回事呢?
原来,这种能在水里“失踪”的玻璃是一种经过独特的方法制造的,它与普通玻璃的制造方法不同,少了一种原料。它只用石英砂和纯碱在高温摄氏一千四百多度下熔融,冷却而成的。
人们把这种能在水里溶解的玻璃称为水玻璃,在工业上叫做泡化碱,它是一种可溶的硅酸盐,由含不同比例的碱金属氧化物和二氧化硅组成,制造水玻璃的化学反应为:
Na2CO3+nSiO2====NaO•nSiO2+CO2↑
其中n可以在1~3.9之间变化。
水玻璃溶液很粘稠,呈青灰、黄绿或微红色,无色透明的质量 。
普通玻璃,我们知道了它的本领非常大。那么水玻璃有哪些本领呢?
水玻璃的效用可非常妙哩!鲜鸡蛋放在水玻璃溶液里浸一下,竟可放置一二年之久而不变质,打开鸡蛋来,就象是母鸡刚生下的一样。就是因为水玻璃有杀菌的作用,并且能充填到蛋壳的孔隙中,使鸡蛋与外界隔绝,阻止徽生物侵入蛋内。
水玻璃还能防止金属腐蚀。比如制造飞机用的铝合金——杜拉铝,既轻又坚硬,但耐腐蚀不够好。而用水玻璃浸过的杜拉铝,放在食盐水中,经过一百二十小时后才开始发生腐蚀,耐蚀性比原来提高三十九倍。原来,水玻璃与铝接触时,铝被水玻璃水分解后生成的苛性碱溶解,铝表面带正电荷的AI3+离子吸引带负电荷的胶体微粒SiO2,发生聚集及凝结;SiO2转变成的硅酸凝胶在金属表面上形成保护膜,使铝不再被腐蚀。正因为水玻璃具有这种本领,因此被广泛地用来防止冷冻机、锅炉、电解槽等的腐蚀。
水玻璃中调入颜料以后,可以象油漆一样涂刷墙壁,形成一层牢固的薄膜。它对于三合土、砖瓦、沙子也有同样的作用。一九一八年,有人在瑞士兴修了一条“玻璃马路”;先用碎石把路基铺好,再浇上一层水玻璃和细沙的混合物。这种“玻璃马路”不但十分坚固,而且刮风没有尘土,下雨没有烂泥。它的缺点是成本较高。如今,这种马路在世界上已经铺了好几千公里。
在铸造工业中,水玻璃也大显身手。它析出的无定形的二氧化硅是一种优良的粘结剂。将水玻璃拌入型砂,造好型,再通入烟道气(里面含有CO2)或纯CO2仅需数十分钟或数分钟便可硬结。其反应过程是:
Na2O•nSiO2+CO2====Na2CO3+nSiO2
水玻璃可使砂型干燥期缩短,它已被广泛用于电气仪表、飞机、汽车、拖拉机等的精密铸造当中。
水玻璃还是制皂工业中 填料。它可以增加肥皂块的硬度,防止肥皂酸败,增强肥皂的洗涤能力。
水玻璃从一八一八年发现以来,至今已有一百多年了。现在,它们用途越来越广泛,而人们对它的认识和利用还不是很透彻,还有待于人类继续的探索!