Номер 327, страница 226 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.327. Что называют жидким стеклом? Как его получают?

Что называют жидким стеклом?

Жидким стеклом (также известным как растворимое стекло или силикатный клей) называют концентрированный водный раствор силикатов щелочных металлов, чаще всего натрия ($Na_2SiO_3$) или калия ($K_2SiO_3$).

По своим физическим свойствам это вязкая, сиропообразная жидкость, которая может быть бесцветной или иметь желтоватый/зеленоватый оттенок из-за примесей. Ключевыми характеристиками жидкого стекла являются:

• Высокая адгезия (клеящая способность) ко многим пористым материалам.
• Огнеупорность и негорючесть.
• Антисептические свойства, препятствующие образованию плесени и грибка.
• Высокая прочность и водонепроницаемость после высыхания (полимеризации) на воздухе.

Химический состав жидкого стекла принято выражать общей формулой $Me_2O \cdot nSiO_2$, где $Me$ — это $Na$ или $K$, а $n$ — силикатный модуль. Модуль показывает молярное соотношение диоксида кремния ($SiO_2$) к оксиду щелочного металла ($Me_2O$) и определяет основные свойства продукта: чем выше модуль, тем выше вязкость и клеящая способность.

Ответ: Жидкое стекло — это водный щелочной раствор силикатов натрия и/или калия, представляющий собой вязкую жидкость, которая после высыхания образует прочное, водонепроницаемое и огнеупорное покрытие. Его также называют силикатным клеем.

Как его получают?

В промышленности жидкое стекло получают двумя основными способами:

1. Сухой способ (сплавление). Это наиболее распространенный метод. Исходные компоненты — кварцевый песок ($SiO_2$) и кальцинированную соду ($Na_2CO_3$) — смешивают и сплавляют в стекловаренных печах при температуре около 1400–1500 °C. В ходе реакции образуется силикат натрия и выделяется углекислый газ:
   $Na_2CO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + CO_2 \uparrow$
   Полученный расплав, называемый силикат-глыбой, после остывания дробят и растворяют в горячей воде в автоклавах под давлением до получения раствора нужной концентрации.
2. Мокрый способ (автоклавный). В этом методе кремнеземсодержащее сырье (например, диатомит, трепел или мелкодисперсный кварцевый песок) напрямую обрабатывается концентрированным раствором едкого натра ($NaOH$) в автоклаве при температуре 170–250 °C и соответствующем давлении. Реакция протекает по следующему уравнению:
   $2NaOH + nSiO_2 \xrightarrow{p, t} Na_2O \cdot nSiO_2 + H_2O$
   Этот способ позволяет получить жидкое стекло сразу в виде водного раствора, минуя энергозатратную стадию плавления.

Ответ: Жидкое стекло получают либо сплавлением кварцевого песка с содой с последующим растворением продукта (силикат-глыбы) в воде, либо прямым взаимодействием кремнеземсодержащего сырья с раствором щелочи в автоклаве при высокой температуре и давлении.