ШЫНЫНЫ ХИМИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ: ҚЫШҚЫЛДАРҒА, СІЛТІЛЕРГЕ, СУҒА ТҰРАҚТЫЛЫҒЫН АНЫҚТАУ.


Шыны силикаттар мен металл оксидтері балқытылған қоспасын салқындату арқылы алынған және қатты денелердің механикалық қасиеттері бар қатты ерітінді болып табылады. Шыны құрамына әртүрлі тотықтар кіреді: Si02, Na20, CaO, MgO, B2O3, Al2O3 және т.б.. Бейорганикалық шыны түрлерінің (боросиликатты, боратты, және т.б.) арасында іс жүзінде  кремнезем негізінде балқытылған шынының әсіресе үлкен рөл – силикатты шынылар болады. Шыны құрамына қандай да бір тотықтар енгізіп алдын-ала белгілі физико-химиялық қасиеттерімен шыны алады. Шынының ең қарапайым құрамы таза кремнеземды шыны тәрізді масалар түзілгенше балқыту арқылы алынған. Мұндай шыныдан әдетте термиялық және химиялық тұрақтылығы үлкен  кварцты ыдыс деп аталатынды алады.

Roman","serif"; mso-ansi-language:KZ" lang="KZ">Шыны өнеркәсібінің ампулаларын жасау үшін қазіргі кезде арнайы ампула шыныларының сорттары (маркалары) шығарылған, олар өндірістік стандарттарға сәйкес болады.

 К е с т е  

Шынының ампулалы сорттарының құрамы (салмақтың пайз арқылы берілген)

 

Image

1973 ж-ға дейін өнеркәсіб марокалары НС-1 және НС-2 сілтілік емес шыны шығаратын, және біріншісінің құрамында В20з және аздау мөлшерде - Na2О болғандықтан олардың беріктілігі жоғары болатын. Жаңадан енгізілген НС-2А маркалы шыны өзінің физико-химиялық қасиеттері бойынша НС-2 –ге ұқсас.  Еківалентті СаО және MgO тотықтарының (олардың жалпы қосындысы сақталынған) қатынасынің өзгертілуі өндірістік процесін біраз жеңілдетті. Тағы жаңадан енгізілген ампулалы шынының жаңа маркасы НС-3, мұның құрамында сілтілік және жер сілтілік металдардың тотығы аздау болғаны В20з тотығының үлесі біраз көбірек бұрынғыдан (6%) ампулалы шынының химиялық берік болып табылады.

Шыны қасиеттері кіріс компоненттері мен олардың қорытпаларда қатынасына байланысты. Шынының ең маңызды қасиеттеріне олардың химиялық тұрақтылығы жатады.

Химиялық тұрақтылық агресивті орталар ыдырау әсеріне шынының төзімділігі сипатталады. Шыныға әртүрлі химиялық агенттер, оның компоненттерін ерітіп және коррозияға ұшыратып, әсер етеді. Ең зиянды шыны үшін заттардың бірі су болады,  силикаттарды сілтіге түрлендіріп және осылайша көптеген инъекциялық ерітінділерді жасау кезінде қиындықтар туындатып. Шынының жеке құрам бөліктерін ерітетін су қабілеті алғашқы бірнеше минут ішінде тіпті бөлме температурасында және сақтау барысында күшейіп, су ерітіндісі шынымен жанасқан кезде ақ байқалады.   Зарарсыздандыру және рН жылжуы өте күшті әсер етеді.

Әр түрлі сулы ерітінділердің әсер ету нәтижесінде пайда болатын құбылыстар ұғынықты болады, егер шынының беттік қабаты әрқашан сілтілік және жер сілтілік металдармен қаныққанын, және олардың жылжымалдылығы жоғары болғандығынан (және төрт валентті кремний ионының жоғары зарядымен салыстырғанда заряды үлкен емес) есепке алатынын болсақ.  Осы себепті, тіпті бөлме температурасында натрий ионы, басқа иондармен ауыстырылуы мүмкін. Сілтілік металл иондары шынының ішкі қабатынан реакцияласып кеткен иондардың орнына оңай жылжиды.

Шыныға Қышқыл ерітінділер әсер еткен кезде сілтілердің бейтараптандырылуы болады, ал егер ерітінді құрамында қышқыл салыстырмалы үлкен мөлшерде (рН 3.0 немесе одан төмен) болса, онда шыны бетінің сілтісіздендірілуі сутегі иондарының концентрациясының айтарлықтай өзгерусіз жүреді. Егер шыны бетіне рН мәні 3,0-тен жоғары ерітінділер және су әсер ететін болса, онда бейтараптану реакция сутегі иондарының концентрациясын өзгертіп  рН мәнін  айтарлықтай күрт артырады. Қышқыл ерітінділер мен су әсерінен сілтісіздендіру реакция шыны бетінде шынының сілтілік жер компоненттерiмен байылтылған гидратты кремнезем қабықшасы түзілуімен жүреді. Қабықшаның қалыңдығы біртіндеп ұлғаяды, бұл сілтілік металдарды шынының ішкі қабаттарынан шығуға қиындық береді. Бастапқыда ең жетті қисық , көрініп -ақ тез біртіндеп ыдырауы басталды Осыған байланысты, сілтісіздендіру процесі басында тез басталып, біртіндеп өше бастайды, содан кейін максимумға жетіп әры қарай абсциссамен қатар жүреді.

Шыны бетіне сілтілік ерітінділердің әсері басқаша жүреді. Әуелі баста олар қабықша түзбейді, беткі қабатын ерітіп кейін жуады, осы кезде  Si -O- Si байланыстарды бұзып және топтардың Si -O- Na түзілуіне әкеледі

Image

Шынының химиялық төзімділігі су, қышқылдар, сілтілер, тұздар ерітінділерілері, атмосферадағы газдар әсеріне оның төтеп беру қабілетімен сипатталады. Ол шыны құрамы мен оған әсер ететін агент түріне байланысты. Кейбір шынылар су немесе қышқылдар әсеріне төзімді болғанымен тұздардың немесе сілтілік ерітінділерге төзімді болмауы мүмкін.

Шыны кремнеземді ерітетін фторсутекті қышқылынан басқа барлық дерлік химиялық заттарға жоғары химиялық төзімділігі бар. Шынының тұрақтылығы оның бетінде коллоидтық кремний қышқылының жұқа қабықшасының түзілуімен байланысты деп ұғындырылады. Алайда, уақыт өте келе көптеген шыны коррозияға ұшырайды, бетінде дақ, тозаң пайда болады.

Ғимараттар терезелерінің лайлануы су мен көмірқышқылының химиялық әсернен деп ұғындырылады, олар сілтіні жуып, ал босатылған кремнезем тозаң  «күйген» түзеді. Сілтісіздендірілу, сондай-ақ шыныны дұрыс тасымалдамағандыққа және сақтамағандыққа байланысты болуы мүмкін. Судағы сілтілер шыныға ұзақ уақыт әсер беріп қорғайтын қабатын жояды, бұл кезде кремний қышқылы еріп натрий силикатын түзеді.

Ең үлкен химиялық тұрақтылық шыны құрамында кремнезем, сонымен бірге магний, кальций, мырыш, бор мөлшері жоғары шыны. Цирконий диоксиді натрий-силикатты шынының химиялық тұрақтылығын, алюминий тотығын қосу - суға төзімділігін, ал лантан тотығы - сілтіге төзімділігін арттырады деп айтылған.

Шыны құрамында сілтілік тотықтарының көп болуы оның барлық реагенттерге химиялық тұрақтылығын төмендетеді, сол себептен шыныдан сілтілік тотықтарын біраз азайтады немесе жояды (сілтісіз шынылар). Беті механикалық өңделген шынылар (шлифтелген, жылтыратылған), яғни өңдеу барысында ұсақ сызаттар пайда болып олардың араларына су мен сілті өту нәтижесінде, өңделмегендерге қарағанда химиялық төзімділігі төмен.

Шынының химиялық төзімділігін арнайы термохимиялық өңдеумен жоғарлатуға болады.

Осы дәріс материалдарын оқып болғаннан кейін білуге қажет  негізгі ұғымдар

Боросиликатты шыны, кварцты ыдыс, НС-сілтілік және АБ-1-борсыз шыны.

Өзін-өзі тексеру сұрақтары

1. Шыны деген не?

2. Ампулалы шынылардың құрамы?

3. Шынының ең маңызды қасиеттері?

4. Шыныға қышқыл ерітінділер әсерінен болатын құбылыстарды ұғындыр?

5. Шыныға сілті ерітінділер әсерінен болатын құбылыстарды ұғындыр?