Номер 2, страница 428 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 83. Неорганические материалы. Глава 9. Химия на службе обществу - номер 2, страница 428.

Условие.

2. Какой состав имеет силикатное стекло? Чем оно по свойствам отличается от кварцевого стекла?

Решение.

Решение 2.

Какой состав имеет силикатное стекло?

Силикатное стекло, также известное как натрий-кальций-силикатное или обычное оконное стекло, является аморфным веществом, которое получают путем плавления смеси нескольких компонентов. Основным компонентом является оксид кремния(IV) или диоксид кремния ($SiO_2$), который получают из кварцевого песка. Для снижения температуры плавления песка и облегчения производства в состав вводят оксид натрия ($Na_2O$) (из соды $Na_2CO_3$) и оксид кальция ($CaO$) (из известняка $CaCO_3$). Оксид кальция придает стеклу химическую стойкость и блеск.

Примерная химическая формула обычного силикатного стекла может быть представлена как $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.

Процесс его получения можно упрощенно описать уравнением реакции:

$Na_2CO_3 + CaCO_3 + 6SiO_2 \xrightarrow{t^\circ} Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 2CO_2 \uparrow$

Ответ: Силикатное стекло имеет сложный состав, в основе которого лежит оксид кремния(IV) ($SiO_2$) с добавлением оксидов натрия ($Na_2O$) и кальция ($CaO$). Его условная формула — $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.

Чем оно по свойствам отличается от кварцевого стекла?

Кварцевое стекло, в отличие от силикатного, состоит практически из чистого диоксида кремния ($SiO_2$). Это различие в составе определяет существенную разницу в их физических и химических свойствах.

Основные отличия:

• Температура плавления и размягчения: Кварцевое стекло имеет очень высокую температуру размягчения (около $1600-1700^\circ C$), что делает его тугоплавким и сложным в обработке. Силикатное стекло, благодаря оксидам натрия и кальция, размягчается при значительно более низких температурах (около $700-800^\circ C$), что упрощает и удешевляет его производство.
• Термическая стойкость: Кварцевое стекло обладает чрезвычайно низким коэффициентом теплового расширения. Это означает, что оно практически не изменяет свои размеры при нагревании или охлаждении, и поэтому выдерживает резкие перепады температур (термический удар), не трескаясь. Силикатное стекло имеет гораздо более высокий коэффициент теплового расширения и может легко лопнуть при резком нагреве или контакте с холодной водой.
• Оптические свойства: Кварцевое стекло прозрачно для широкого спектра электромагнитного излучения, включая ультрафиолетовую (УФ) область. Обычное силикатное стекло непрозрачно для УФ-лучей, оно их поглощает.
• Химическая стойкость: Оба вида стекла химически стойкие, но кварцевое стекло превосходит силикатное по устойчивости к воздействию агрессивных химических реагентов (кроме плавиковой кислоты $HF$).
• Стоимость: Производство кварцевого стекла требует высоких температур и чистого сырья, что делает его значительно дороже силикатного стекла.

Ответ: Силикатное стекло отличается от кварцевого более низкой температурой плавления, меньшей термической стойкостью (легко трескается при резких перепадах температур), способностью поглощать ультрафиолетовое излучение и более низкой стоимостью. Кварцевое стекло (чистый $SiO_2$) является тугоплавким, очень термостойким и прозрачным для УФ-лучей.