玻璃的化学稳定性及提升方法

玻璃抵抗气体、水、酸、碱或各种化学试剂的能力称为化学稳定性。玻璃的化学稳定性较高，但长期处在侵蚀性介质的环境下，也能导致变质和破坏。因此，各种玻璃制品都应有所规定的化学稳定性指标，如耐水性、耐酸性和耐碱性等。

1.耐水性

玻璃抵抗水或水蒸气侵蚀的能力称为耐水性，是玻璃化学稳定性中最重要的一个性能。高温受热，水也可以侵蚀玻璃，加压可使玻璃腐蚀加剧。例如硅酸盐类玻璃在水或水蒸气的介质中使用，经常受到雨水和大气中水汽的侵蚀，能水解生成碱和硅酸，使玻璃表面发霉、产生斑点、降低透光性。

玻璃与水的作用可分为两个过程，首先是水分子扩散和玻璃中的Na＋与水溶液中的H＋进行交换，然后是溶出的Na＋在水溶液中形成NaOH，进而对玻璃的更深层进行碱侵蚀，因而水侵蚀结果就变成碱侵蚀。例如硅酸盐玻璃长期受水汽的作用，能水解生成碱和硅酸，这种现象称为玻璃的风化。

含二价金属氧化物的硅酸盐玻璃水解较慢，且生成难溶的氢氧化物，故化学稳定性较好。其中含Ca₂₊、Mg₂₊的玻璃比含Ba_2＋、Pb_2＋玻璃的化学稳定性更好。铝酸盐和硼酸盐类玻璃化学稳定性最好，磷酸盐玻璃在退火处理中，由于碱性氧化物与炉气中的SO₂、SO₃及水汽相作用，生成易于清除的灰色斑点和薄膜，降低玻璃表面的含碱量，从而提高玻璃的化学稳定性。玻璃中的碱性氧化物在潮湿空气中能与二氧化碳反应生成碳酸盐，当水分蒸发后，碳酸盐聚集在玻璃表面形成白色斑点或薄膜，破坏了玻璃的透光性，称为玻璃发霉。可用酸处理玻璃表面并加热到400～450℃，不仅可溶去斑点和薄膜，还能得到致密的表面薄膜，进而提高玻璃的化学稳定性。

2.耐酸性

玻璃抵抗酸性介质侵蚀的能力称为耐酸性。除氢氟酸外，其他酸都不能使多数工业玻璃发生腐蚀。硅酸盐玻璃的耐酸性主要决定于二氧化硅、碱金属或碱土金属的相对含量，含氧化钛、氧化钽和氧化铌等氧化物的玻璃耐酸性较好。玻璃与酸反应的实质是玻璃中的K^＋、Na^＋、Ca^＋与溶液中的H^＋进行交换，由于H^＋半径较小，结果在玻璃表面的网络结构中留下空穴，剩下了硅酸骨架。（HF＋HCl）酸的混合液与玻璃作用时，能使生成的氟硅酸钠溶解，破坏了玻璃组成和结构。玻璃加工中利用这一反应对玻璃进行蚀刻。(www.xing528.com)

3.耐碱性

玻璃抵抗碱性介质侵蚀的能力称为耐碱性。一般玻璃耐碱性较差，因为组成玻璃的二氧化硅网络结构很容易被碱所溶解而转入溶液。玻璃受碱侵蚀后其质量减轻，从失重大小可以分析玻璃的耐碱性能。含有氧化锆、氧化锌、氧化铝等成分的玻璃，具有较好的耐碱性。

4.耐发霉性

玻璃在使用、贮存等过程中，由于微生物在玻璃表面滋生而引起的表面侵蚀，是一种较复杂的生物-化学过程，这与环境的温湿度有关。光学玻璃、高铅玻璃等的发霉都属于生物发霉。为防止生物发霉，可在玻璃组成中引入少量具有杀菌能力的金属离子或在金属表面涂膜前进行杀菌处理。

就玻璃本身来说，玻璃的酸碱性也会影响其耐化学性能。中性玻璃（含硼、铝量多者）较碱性玻璃（如钠钙玻璃）具有更高的耐蚀性能。钠钙玻璃中的碱性物质（如Na₂O）会慢慢地从玻璃中析出而影响内容物品质，析出的碱金属在玻璃表面呈“白点”或从表面脱落，发生所谓的“风化”现象，从而形成悬浮或沉淀。化学品、医药品基本上采用中性玻璃容器进行包装。