Растворимое стекло, Фуксово стекло (силикат; Wasserglas, verre soluble, waterglass, soluble glass). — P. стекло состоит из растворимых в воде кремнекислых солей щелочных металлов, именно калия или натрия или обоих вместе. Растворимое кремнекислое соединение калия было известно еще алхимикам в XVI столетии, но их работы были забыты, так что получение Р. стекла приписывается обыкновенно Фуксу (J. Н. Fuchs), описавшему его приготовление в 1818 г. и впервые указавшему его практические применения. Р. стекло по внешнему виду очень сходно с настоящим стеклом, представляя прозрачную стекловидную массу, бесцветную, зеленоватую или буровато-желтую, имеющую раковистый излом с острыми краями. Р. стекло бывает троякого рода; калиевое, натриевое и двойное (Doppelwasserglas), содержащее кремнекислый калий и кремнекислый натрий вместе. По техническим свойствам все эти роды Р. стекла одинаковы, а потому обыкновенно приготовляют и употребляют натриевое стекло, но в некоторых случаях, напр. для прибавления к мягким мылам, применяется калиевое стекло. Количественный состав разных сортов Р. стекла не одинаков, напр. состав продажного натриевого стекла изменяется в пределах от 2Na2O), 5SiO2 до Na2O, 4SiO2. Р. стекло употребляется в практике и поступает в продажу в виде более или менее концентрированных водных растворов желтоватого или буровато-желтого цвета, содержащих до 66 проц. силиката; обыкновенно же они содержат только 33 проц. стекла, имея плотность в 33° В.
Р. стекло приготовляют: 1) посредством сплавления и 2) мокрым путем. По первому способу для получения калиевого стекла сплавляют 45 кг измельченного кварца, 30 кг поташа и 3 кг древесноугольного порошка (по Фуксу) или 180 ч. белого песка, 125 ч. поташа (содержащего 90 проц. K2CO3) и 3 ч. древесноугольного порошка (по Шюру). Полученную после сплавления стекловидную массу, окрашенную от угля в темный цвет, размельчают и оставляют некоторое время на воздухе. Масса притягивает влагу, посторонние соли выветриваются и могут быть удалены посредством промывания холодной водой, в которой само стекло растворяется весьма медленно. Затем нагревают с водой при кипячении, при чем стекло вполне в ней растворяется и образует при известной концентрации сиропообразный раствор, тянущийся в нити. Для натриевого стекла материалы сплавляют в следующих пропорциях: 45 кг кварца, 23 кг прокаленной соды и 3 к. древесноугольного порошка или 100 кг кварца, 60 кг сульфата и 20 к. древесного угля (по Бухнеру) или 180 ч. белого песка, 100 ч. прокаленной соды (в 90 проц.) и 3 ч. древесного угля. Сплавленную массу растворяют в воде, нагревая ее с последней, лучше всего в закрытых котлах паром. Сплавление массы для Р. стекла производят или в газовых стекловаренных печах, в горшках или в ваннах (см. Стеклянное производство), или прямо на поде пламенных печей. Из стекловаренных газовых печей применяются преимущественно печи с так называемыми рекуператорами, т. е. печи, в которых подогревается только поступающий в них воздух, между тем как сжигаемый в них генераторный газ не подвергается подогреванию; в этих печах направление пламени не изменяется периодически, как напр. в печах с регенераторами Сименса, а остается постоянным. Из газовых печей, применяемых для приготовления растворимого стекла, можно указать на печь системы Неезе (Nehse) и на печь Пютча (А. Putch). Из обыкновенных пламенных печей применяется непрерывно действующая печь Капитена (Capitaine), дающая до 1250 к. в сутки при расходе до 1500 к. угля. Плавка массы в этой печи происходит на ее поде; готовое стекло стекает через отверстие в поде в железные ящики.
Мокрый способ приготовления Р. стекла состоит в нагревании растворимых в щелочах видоизменений кремнезема с едкими щелоками; именно для этого употребляют кремень и инфузорную землю. При приготовлении Р. стекла из инфузорной земли [1] ее нагревают с едким щелоком или под обыкновенным, или под повышенным давлением. Напр., при приготовлении натриевого стекла нагревают при кипячении инфузорную землю с раствором едкого натра уд. веса 1,15, по растворении прибавляют немного известковой воды для очищения от органических веществ, при чем образуется бурый осадок. Из 120 част. инфузорной земли получается до 240—250 част. студенистой массы, содержащей 47 проц. безводного натриевого стекла. Из 120 ч. инфузорной земли, обработанной 263 ч. калийного щелока уд. веса 1,135, получают 230 ч. студенистой массы с 59 проц. сухого калиевого стекла. По Капитену, инфузорную землю нагревают с натровым щелоком уд. веса 1,22—1,25 в закрытом котле с мешалкой; нагревание производят паром под давлением 3 атмосфер в течение 3 часов; относительные количества употребляемых материалов должны быть таковы, чтобы на 1 ч. едкого натра приходилось 2,8 ч. кремнезема. Признаком конца реакции служит темно-красный цвет раствора от взвешенных в нем нерастворимых веществ и быстрое осветление при отстаивании; если был употреблен избыток кремнезема или нагревание было недостаточно продолжительно, а также при пользовании более крепкими натровыми щелоками, то жидкость не осветляется при отстаивании. Уд. вес получаемого раствора стекла обыкновенно 1,16—1,18; если уд. вес выше, то раствор разбавляют до этой концентрации водой; при таких условиях жидкость обыкновенно осветляется через сутки. Для медицинских целей употребляют калиевое стекло, по возможности насыщенное кремнеземом, и для его приготовления берут на 10—15 проц. кремнезема больше против обыкновенного, а также нагревают 1—2 часа более. При этом получают раствор уд. веса 1,32, застывающий в студенистую массу. При приготовлении Р. стекла из кремня не достигают насыщения кремнезема щелочью в такой степени, как при употреблении для этого инфузорной земли. Поэтому весьма часто поступают так, что сначала нагревают размельченный кремень с натуральным щелоком в закрытом котле до возможно полного насыщения, а затем, для окончательного насыщения кремнеземом, раствор переводят в другой котел, в котором нагревают с инфузорной землей. Р. стекло употребляется ныне в больших количествах в мыловаренном производстве, при приготовлении так наз. наполненных мыл. В строительном деле Р. стекло применяется для напитывания камней из рыхлых горных пород и для смазывания оштукатуренных стен; это применение основано на действии щелочных силикатов на кальциевые соли, из которых, напр., аморфная углекислая соль (мел) делается от действия силиката твердой, как мрамор, и непроницаемой для влаги. Р. стекло употребляется также при приготовлении искусственных камней, для покрывания дерева с целью сделать его несгораемым, для сгущения таких красок, которые не изменяются от щелочей, а также для особого рода живописи (стереохромия).
Примечания
править- ↑ Если инфузорная земля сильно окрашена от присутствия органических веществ, то ее предварительно прокаливают.