Номер 1225, страница 189 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1225. Как изменятся свойства стекла, если вместо карбоната натрия при его варке использовать карбонат калия?

Решение

При производстве обычного оконного или тарного стекла (натриево-кальциево-силикатного) в качестве основного сырья используют кварцевый песок ($SiO_2$), соду (карбонат натрия $Na_2CO_3$) и известняк ($CaCO_3$). Карбонат натрия выполняет роль плавня (флюса), то есть компонента, который понижает температуру плавления основной стеклообразующей составляющей — диоксида кремния.

Замена карбоната натрия ($Na_2CO_3$) на карбонат калия ($K_2CO_3$, также известный как поташ) приведет к изменению химического состава и, как следствие, физико-химических свойств получаемого стекла. Вместо натриевого стекла будет получено калиевое (калиево-кальциево-силикатное) стекло, которое также известно как богемское стекло.

В структуре стекла ионы натрия ($Na^+$) будут заменены ионами калия ($K^+$). Несмотря на то, что калий, как и натрий, является щелочным металлом и выполняет схожую функцию, он имеет больший ионный радиус. Это коренным образом влияет на свойства конечного продукта.

Основные изменения свойств стекла при такой замене:

• Тугоплавкость и термостойкость: Калийное стекло имеет более высокую температуру размягчения и является более тугоплавким по сравнению с натриевым. Это делает его более устойчивым к высоким температурам.
• Оптические свойства (блеск и прозрачность): Показатель преломления у калиевого стекла выше. В результате оно обладает значительно большим блеском, прозрачностью и "игрой света". Именно это свойство сделало богемское стекло популярным для производства высококачественной посуды, хрусталя (с добавлением оксида свинца) и декоративных изделий.
• Механические свойства (твердость): Калийное стекло является более твердым, чем натриевое.
• Химическая стойкость: Замена натрия на калий повышает устойчивость стекла к воздействию воды, кислот и других химических реагентов.
• Технологические свойства: Стекломасса на основе поташа более вязкая и имеет более короткий интервал выработки (быстрее застывает). Это усложняет процесс формования изделий и требует более высокой квалификации стеклодувов.
• Стоимость: Карбонат калия (поташ) значительно дороже карбоната натрия (кальцинированной соды), что существенно увеличивает себестоимость производства стекла.

Таким образом, использование карбоната калия вместо карбоната натрия позволяет получить стекло с улучшенными оптическими, механическими и химическими свойствами, но оно будет более дорогим и технологически сложным в производстве.

Ответ:

Если при варке стекла вместо карбоната натрия использовать карбонат калия, то получится калиевое (богемское) стекло. Оно будет более тугоплавким, твердым, химически стойким и приобретет характерный сильный блеск и прозрачность. При этом его производство станет более дорогим, а обработка — более сложной.