Номер 5, страница 185 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Чем кварцевое стекло отличается от оконного?

Кварцевое и оконное (силикатное) стекло, несмотря на внешнюю схожесть, существенно различаются по своему составу, свойствам и областям применения. Основные отличия заключаются в следующем:

• Химический состав

  Кварцевое стекло — это практически чистый диоксид кремния ($SiO_2$). Его получают путём плавления природных форм чистого кварца (например, горного хрусталя) или синтетического диоксида кремния. Содержание $SiO_2$ в нём превышает 99,5%.

  Оконное стекло (натрий-кальций-силикатное стекло) имеет более сложный состав. Помимо основного компонента, диоксида кремния ($SiO_2$, около 70-75%), в него входят оксид натрия ($Na_2O$, около 15%) из соды и оксид кальция ($CaO$, около 10%) из извести. Эти добавки вводятся для снижения температуры плавления кварцевого песка, что значительно удешевляет и упрощает производство.

• Физические свойства

  Термостойкость: Кварцевое стекло обладает очень низким коэффициентом теплового расширения. Благодаря этому оно выдерживает резкие перепады температур (термический удар) до 800–1000 °C, не трескаясь. Его температура плавления очень высока (около 1700 °C). Оконное стекло, напротив, имеет значительно больший коэффициент теплового расширения и легко разрушается при резком нагреве или охлаждении. Его температура размягчения составляет всего около 600–700 °C.

  Оптические свойства: Кварцевое стекло прозрачно в очень широком диапазоне длин волн, включая ультрафиолетовую (УФ) и инфракрасную (ИК) области спектра. Именно поэтому его используют для изготовления колб бактерицидных УФ-ламп и специальной оптики. Оконное стекло хорошо пропускает видимый свет, но в значительной степени поглощает ультрафиолетовое излучение, поэтому за обычным стеклом нельзя загореть.

  Химическая стойкость: Благодаря своей чистоте, кварцевое стекло химически очень инертно и устойчиво к воздействию большинства кислот (кроме плавиковой) и других агрессивных веществ. Оконное стекло из-за наличия примесей щелочных металлов менее устойчиво к химическому воздействию.

• Производство и стоимость

  Производство кварцевого стекла требует очень высоких температур и сложных технологий, что делает его значительно более дорогим по сравнению с обычным стеклом.

  Добавки в оконном стекле снижают температуру его варки, что позволяет производить его массово (например, флоат-методом) и обуславливает его низкую стоимость и широкую доступность.

• Применение

  Кварцевое стекло: научная аппаратура, лабораторная посуда высокой чистоты (тигли, колбы), чехлы для термопар, колбы галогенных и ртутных ламп, оптические волокна, смотровые окна для высокотемпературных процессов, компоненты в полупроводниковой промышленности.

  Оконное стекло: остекление зданий и транспорта, изготовление бутылок, банок, посуды и других бытовых предметов.

Ответ:

Кварцевое стекло отличается от оконного в первую очередь химическим составом: кварцевое — это почти чистый диоксид кремния ($SiO_2$), а оконное содержит значительные добавки оксидов натрия и кальция. Это различие определяет ключевые эксплуатационные характеристики: кварцевое стекло обладает высокой термостойкостью, прозрачностью для ультрафиолетового излучения и высокой химической инертностью, в то время как оконное стекло этими свойствами не обладает, но значительно дешевле в производстве.