Что растворяет стекло

Еще из курса школьной химии мы помним, что все мензурки и колбы в школьной лаборатории были сделаны из стекла, поскольку оно не вступает в реакцию с большинством активных соединений, таких как кислоты. Кислоты взаимодействуют в основном с металлами, щелочами и солями, а стекло — это уже окисленный кремний, окислить его второй раз не получится. Кроме того, кремний и кислород с стекле связаны очень прочно, и разорвать такую связь очень трудно.

Единственная кислота, способная разъесть стекло, — плавиковая, представляющая собой водный раствор фтороводорода (HF). Чем же она лучше или может быть сильнее? Вовсе нет, просто процесс идет немного по другому. Атомы кислорода во время реакции замещаются фтором, который является еще более сильным окислителем ( SiO2+4HF=SiF4(стрелка вверх) +2H2O ). На выходе получается тетрахлорид кремния (газ) и вода.

Название «плавиковая» происходит от названия минерала — плавикового шпата (СаF2), из которого получают фтороводород. Уникальной особенностью плавиковой кислоты является способность растворять стекло. Поэтому плавиковую кислоту хранят не в стеклянной посуде, а в сосудах с пластиковым или тефлоновым покрытием.

Плавиковая кислота, хотя и не является сильной кислотой, сильно ядовита и обладает слабым наркотическим действием. При попадании на кожу в первый момент не вызывает сильной боли, легко и незаметно всасывается, но через короткое время вызывает отёк, боль, химический ожог и общетоксическое действие. Симптомы от воздействия слабо концентрированных растворов могут появиться через сутки и даже более после попадания их на кожу. При этом антидоты практически отсутствуют, поэтому при получении кожей смертельной дозы фтороводорода человек может жить несколько суток на обезбаливающих, но без надежды на спасение.

В промышленности плавиковая кислота используется для травления стекла, очистки от породы при добыче редких металлов и многих других областях.

Силикатное стекло — довольно устойчивый в химическом отношении материал. Если не считать щелочей, из распространенных реактивов на него действуют только фтористоводородная (плавиковая) и фосфорная кислоты. Последняя действует на стекло сравнительно слабо (комнатная температура), поэтому фосфорную кислоту нередко хранят в стеклянных бутылках. Зато растворение стекла в плавиковой кислоте — общеизвестный факт.

Фтористоводородная кислота реагирует с диоксидом кремния, образуя тетрафторид кремния, который дает с избытком плавиковой кислоты гексафторкремниевую кислоту.

И первая, и вторая реакция обратимы, кроме того, силикатное стекло содержит не только диоксид кремния: в его состав входят оксиды металлов, в частности — натрия. Последний образует с гексафторкремниевой кислотой сравнительно малорастворимую соль — гексафторсиликат натрия Na2SiF6.

Читайте также:  Картинки акулы гоблин

Сразу же отметим, что плавиковая кислота оставляет на коже глубокие, болезненные и долго не заживающие ожоги. Попадание на кожу небольших количеств соляной, серной или азотной кислот (кроме дымящей), как правило, обходится без серьезных последствий. Если кислоту вовремя удалить, в большинстве случаев не возникает даже ожога. Но с плавиковой кислотой шутки плохи. Опасность представляет не только жидкая фтористоводородная кислота, но и ее пары (в том числе — для кожи). Поэтому работать с плавиковой кислотой следует в защитных перчатках и под вытяжкой. Причем необходимо заранее убедиться, что в перчатках нет дырок. С теорией разобрались, теперь перейдем к практике.

В нашем распоряжении была пластиковая бутылка с 40% плавиковой кислотой. Около 20 мл кислоты налили в полипропиленовый стаканчик. Сразу же стало заметно, что кислота дымит на воздухе, хотя и слабее, чем концентрированная соляная. Когда в стаканчик внесли сухую универсальную индикаторную бумажку, она сразу же стала розовой — под действием паров фтороводорода. От контакта с самой кислотой бумажка стала красной (по шкале сравнения это соответствовало рН=0).

Кислоту вылили в аптечную бутылочку из бесцветного стекла со сравнительно толстыми стенками. Бутылочку закрыли резиновой пробкой. Сразу же стекло над кислотой стало матовым, а сама кислота вскоре стала бело-мутной. Стало видно, что в бутылочке образовался белый осадок, который частично прилип к стенкам, частично был взвешен в жидкости. Дно бутылочки нагрелось примерно до 80-100°С. В то же время, выделения газа не наблюдалось.

На следующий день белый осадок осел на дно, над ним была бесцветная жидкость. При внесении универсальной индикаторной бумажки в пространство над жидкостью, бумажка больше не меняла свой цвет, но при контакте с самой жидкостью она становилась красной.

Видимо, осадок представлял собой гексафторсиликат натрия. В любом случае, при действии большого количества воды осадок полностью растворялся (как и налет на стекле). Бутылочка, показанная на фотографиях, уже один раз обрабатывалась плавиковой кислотой (предыдущий эксперимент прошел аналогично, но видеоролик получился нечетким). После двух обработок плавиковой кислотой нижняя часть бутылки потеряла слой стекла толщиной примерно в миллиметр. Верхняя часть бутылки частично стала матовой.

Для изготовления декоративных изделий из стекла используются различные приемы, которые позволяют добиваться нужных результатов за короткий промежуток времени. Данный материал очень хорошо поддается обработке, поэтому его нередко применяют для декорирования. Травление стекла позволяет нарисовать специфический узор или рисунок.

Читайте также:  Сфинксы петерболды

После такого воздействия обработанная часть теряет свою прозрачность и разительно отличается от стандартного материала. Таким способом можно очень легко украсить любые стеклянные поверхности без лишних затрат. Причем по цене это обойдется гораздо дешевле, чем любой другой вид декоративной обработки.

Способы травления материала

Нарушение прозрачности происходит из-за разрушения кристаллической сетки ввиду контролируемой химической реакции. Поэтому для такой обработки нужно подготовить реагенты. Найти их будет не слишком сложно, так как они не относятся к категории токсичных веществ, которые запрещены к продаже гражданским лицам.

Можно выделить несколько основных групп, используемых при химическом травлении стекла:

• Паста для травления стекла. Является одним их лучших вариантов для новичков. Подходит абсолютно для любых изделий, благодаря густой структуре не растекается, что значительно упрощает работу с ней. Перед использованием необходимо тщательным образом перемешать состав, чтобы получилась белая однородная смесь. После этого можно наносить на поверхность стекла слоем 3-4 миллиметра. Через 10 минут аккуратно собрать пасту и промыть стекло теплой водой. Результат проявится после высыхания. При правильном расходе одного килограмма вещества хватит на 25 квадратных метров поверхности. Избегать попадания внутрь и в глаза.
• Жидкость для травления стекла. Этот вариант подходит, когда нужно создать матовую поверхность на всем изделии целиком. Раствор наливается в большую емкость, после чего туда погружают аксессуар на 10-15 минут. Затем его нужно вытащить и по аналогии с первым пунктом промыть в воде. Стоит учесть, что жидкость пригодна для многократного использования, поэтому не стоит сливать ее.
• Химический состав для травления. Это довольно опасный способ, так как проводить его нужно во взаимодействии с сильнодействующими ядовитыми веществами. Поэтому для домашнего использования он не годится. Подобными делами можно заниматься только при наличии специального оборудования и полного комплекта для химической защиты. Да и купить вещества в свободном доступе не получится, так как это запрещено на законодательном уровне.
• Травление материала плавиковой кислотой относится к предыдущему пункту, но именно это вещество чаще всего используется на практике, поэтому стоит рассказать о нем отдельно. Относится к классу крайне ядовитых химических соединений, так как даже вдыхание паров может вызвать отек легких с последующим параличом органов дыхания, что приведет к летальному исходу. А попадание кислоты на кожу вызовет сильнейшие химические ожоги. Поэтому работа проводится только в специальных лабораториях под четким контролем профессионалов.

Читайте также:  Коты воители описание героев

Самостоятельная обработка стекла

Матирование стандартных стекол довольно популярная и востребованная услуга, которой пользуются люди, желающие получить в свое распоряжение необычный аксессуар. С ее помощью можно разжиться эксклюзивными стаканами с выгравированными инициалами хозяев или красивыми рисунками. Причем для этого не обязательно будет обращаться в специализированную мастерскую, так как существуют и варианты для самостоятельной работы, которые доступны всем желающим. Цена приемлема для большинства россиян.

Для травления стекла в домашних условиях существует очень хороший способ. Нужно приобрести специальную пасту, которая продаются в магазинах соответствующего направления. Затем на прозрачной пленке при помощи нестирающегося маркера выводят трафарет с нужными рисунками или узорами. Очень важно уделить этому процессу максимум внимания, потому что от качества основы будет зависеть и итоговый результат.

Лучше приобретать пленку с самоклеющейся основой, так как ее будет гораздо удобнее установить на стеклянную заготовку. А после окончания работы вещество удаляется с изделия, а остатки клея можно смыть растворителем. Когда стекло с трафаретом будет готово, можно начинать использование пасты. Наносится она равномерным слоем и максимально оперативно, чтобы травление происходило одинаково. Через 10 минут можно смывать расходник и наслаждаться красивым изделием.

Приготовление пасты для травления

При желании пасту можно приготовить и самостоятельно. Для этого нужно:

  • • бифторид аммония — 200 грамм;
  • • сульфат бария — 100 грамм;
  • • столовый крахмал — 32 грамма;
  • • вода — 68 грамм.

Для получения вещества, с помощью которого можно провести процедуру травления стекла своими руками нужно измельчить бифторид до порошкового состояния, залить его водой и добавить остальные компоненты. После этого все тщательно перемешивается до однородной смеси и оставляется на сутки. Через 24 часа паста готова. Можно еще раз ее перемешать и начинать использование по назначению.

Подобная смесь сохраняет свои свойства довольно долго, поэтому может применяться четыре раза. Хранить ее нужно в пластиковой емкости, так как стекло потеряет свою прозрачность, а металл при длительном контакте начнет разрушаться.

Share

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock detector