Номер 2, страница 166 - гдз по химии 7 класс учебник Еремин, Дроздов

Глава 4. Знакомство с материалами. §25. Стекло. Вопросы и задания - номер 2, страница 166.

Условие.

2. Расскажите о производстве стекла.

Решение.

Решение 2.

Производство стекла — это сложный технологический процесс превращения сырьевых материалов в готовые стеклянные изделия. Стекло по своей природе является аморфным веществом, то есть не имеет строгой кристаллической решетки, что обуславливает его прозрачность и другие уникальные свойства. Процесс можно разделить на несколько ключевых этапов.

Сырьевые материалы (шихта)

Основой для производства наиболее распространенного, натрий-кальций-силикатного стекла, служит тщательно подготовленная смесь, называемая шихтой. В её состав входят:

• Кварцевый песок ($SiO_2$): главный стеклообразующий компонент (около 70–75%).
• Кальцинированная сода ($Na_2CO_3$): снижает температуру плавления песка, выступая в роли флюса (плавня).
• Известняк ($CaCO_3$) или доломит ($CaMg(CO_3)_2$): стабилизаторы, повышающие химическую стойкость и механическую прочность стекла.
• Стеклобой: бой стекла, который добавляют в шихту (до 30% и более). Он ускоряет процесс плавления, снижает расход топлива и сырья.
• Добавки: оксиды металлов для окрашивания (например, кобальт для синего, хром для зеленого), осветлители (для удаления пузырьков газа), глушители (для получения непрозрачного, молочного стекла) и другие.

Технологический процесс

Сам процесс производства включает следующие последовательные стадии:

1. Подготовка шихты. Компоненты в строгих пропорциях взвешиваются, тщательно перемешиваются до однородности и подаются в печь.
2. Варка стекла. Шихта плавится в ванной стекловаренной печи при температуре 1500–1600°C. В процессе варки происходят сложные физико-химические процессы: разложение карбонатов с выделением $CO_2$, образование силикатов натрия и кальция и их растворение в избытке кремнезема с образованием жидкой стекломассы. Далее стекломасса осветляется (из неё удаляются газовые пузыри) и гомогенизируется (перемешивается до однородного состояния). Затем её охлаждают до рабочей температуры (1000-1200°C), при которой она имеет вязкость, подходящую для формования.
3. Формование изделий. В зависимости от вида продукции применяются разные методы формования:
   • Флоат-метод: для получения листового стекла. Стекломасса выливается на поверхность расплавленного олова, где под действием гравитации и поверхностного натяжения растекается, образуя идеально гладкую ленту заданной толщины.
   • Выдувание: для полых изделий (бутылки, банки, флаконы). Порция стекломассы помещается в форму и раздувается сжатым воздухом.
   • Прессование: для массивных рельефных изделий (посуда, пепельницы, стеклянные блоки). Стекломасса прессуется в металлической форме.
   • Прокатка: для узорчатого или армированного (с металлической сеткой внутри) стекла путем пропускания стекломассы между валками.
4. Отжиг. Сформованные изделия проходят через специальную длинную печь (лер), где они медленно и контролируемо охлаждаются. Это необходимо для снятия внутренних напряжений, которые возникают при быстром остывании и могут привести к самопроизвольному разрушению изделия.
5. Контроль и обработка. Готовые изделия проходят контроль качества, после чего могут подвергаться резке, шлифовке, полировке, закалке (нагрев с последующим быстрым охлаждением для придания повышенной прочности), нанесению покрытий и другой обработке.

Ответ: Производство стекла — это многостадийный процесс, который начинается с подготовки смеси сырьевых материалов (шихты), включающей кварцевый песок, соду и известняк. Затем шихту плавят в печи при высокой температуре до образования однородной стекломассы. После этого стекломассу формуют различными методами (например, флоат-методом для листового стекла или выдуванием для бутылок). Критически важным этапом является отжиг — медленное охлаждение для снятия внутренних напряжений, после которого изделия проходят контроль и финишную обработку.