Thủy tinh lỏng là gì? Và những ứng dụng của thủy tinh lỏng trong cuộc sống

Chu Văn An

Thủy tinh lỏng hay Natri Silicate hiện được sử dụng rộng rãi trong sản xuất xi măng, phòng cháy chữa cháy thụ động, công nghiệp dệt may, chế biến gỗ và vật liệu chịu lửa. Với những ứng dụng đặc biệt đó, chắc hẳn nhiều người sẽ thắc mắc thủy tinh lỏng là gì? Thủy tinh lỏng có đặc tính gì và nó được sản xuất như thế nào? Để có được câu trả lời chính xác nhất, hãy cùng LabTrường Lê Hồng Phong tìm hiểu qua bài viết dưới đây.

Thủy tinh lỏng là gì?

Thủy tinh lỏng là gì?

Thủy tinh lỏng hay còn gọi là Natri Silicate hay Natri Silicate là một hợp chất có công thức hóa học (Na2O)(SiO2)n, trong đó phổ biến nhất là Na2SiO3 gồm có silicon anion, tập trung chủ yếu vào anion Si-O. Natri Silicate tinh khiết là chất lỏng đồng nhất, trong suốt, không màu hoặc màu vàng nhạt, nhưng các mẫu thương mại thường có màu xanh lá cây hoặc xanh lam do tạp chất sắt.

Natri silicat khan chứa anion chuỗi polyme bao gồm anion tứ diện SiO4. Ngoài dạng khan còn có dạng ngậm nước Na2SiO3·NH2O (với n = 5, 6, 8, 9), chứa các anion rời rạc, gần giống với tứ diện SiO2(OH)22− có nước hydrat hóa.

Ví dụ Natri Silicate Pentahydrate hiện có trên thị trường là Na2SiO3·5H2O, ngậm nước bằng nước là Na2SiO2(OH)2·4H2O, Na2SiO3·9H2O ngậm nước bằng nước là Na2SiO2(OH)2·8H2O.

Cấu trúc phân tử của thủy tinh lỏng

Đặc điểm của thủy tinh lỏng

– Thủy tinh lỏng có khối lượng riêng 2,61 g/cm3, khối lượng riêng 1,40 – 1,42 g/cm3.

– Nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh lỏng là 1.088 °C (1.361 K; 1.990 °F).

– Độ hòa tan trong nước là 22,2 g/100 ml ở nhiệt độ phòng 25°C và 160,6 g/100 ml ở 80°C.

– Thủy tinh lỏng tan trong nước nhưng không tan trong rượu.

– Natri Silicate có độ nhớt rất cao, giống như keo. Nếu không bảo quản chặt chẽ sẽ dễ bị phân hủy khi tiếp xúc với không khí.

– Thủy tinh lỏng dễ bị phân hủy bởi các axit, trong đó có axit cacbonic và kết tủa ra ngoài tạo thành axit silicac đông tụ.

Cách sản xuất thủy tinh lỏng

Thủy tinh lỏng thường được điều chế bằng NaOH và SiO2 thông qua các phản ứng diễn ra ở pha lỏng hoặc rắn.

– Ở pha lỏng

Hỗn hợp NaOH, SiO2 và nước được trộn với nhau trong bể trộn trước khi đưa qua thiết bị phản ứng để tạo hơi nước.

Công thức điều chế Na2SiO3.

SiO2 + NaOH → Na2O.SiO2 + H2O

– Trong pha rắn có hệ số nhiệt độ

Na2CO3 và Na2SO4 tan chảy ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với SiO2, với nhiệt độ lần lượt dưới 900°C và trên 1600°C. Khi hai chất tan chảy, SiO2 sẽ hòa tan vào dung dịch nóng chảy và tạo thành Na2SiO3.

Na2CO3 + SiO2 → Na2O.SiO2 + CO2

Na2SO4 + SiO2 → Na2O.SiO2 + SO2 + CO2

Thủy tinh lỏng có màu vàng nhạt, được bảo quản chặt trong hộp nhựa

Ứng dụng thủy tinh lỏng trong thực tế

– Thủy tinh lỏng được ứng dụng phổ biến nhất trong lĩnh vực sản xuất thủy tinh, pha lê, giúp sản phẩm đảm bảo độ bền về kết cấu cũng như tăng tính thẩm mỹ với vẻ ngoài lung linh, trong suốt, sang trọng.

– Phủ một lớp thủy tinh lỏng mỏng, khoảng 100nm (mỏng hơn 450 lần so với sợi tóc người) lên đồ vật sẽ bảo vệ chúng tốt hơn, giúp việc vệ sinh trở nên dễ dàng hơn, chỉ cần dùng nước hoặc khăn ướt không có hóa chất. Hơn nữa, bề mặt thủy tinh lỏng còn có thể chịu được axit, bazơ mạnh ở nhiệt độ từ -40 độ C đến 450 độ C, thậm chí cả tia UV, tia cực tím.

– Trong nông nghiệp, thủy tinh lỏng được phun lên cây con để tránh nấm mốc, tăng sức đề kháng và ngăn chặn sự tấn công của mối mọt, côn trùng.

– Tại Bệnh viện Lancashine, thủy tinh lỏng được thử nghiệm để phun lên cấy ghép, ống thông, chỉ khâu, v.v.

– Thủy tinh lỏng tham gia vào nhiều công đoạn của quy trình sản xuất giấy, vải, công nghệ dệt nhuộm, sản xuất xi măng chịu axit, sơn silicat, men lạnh, sản xuất hợp chất silicat rỗng để lọc các hợp chất khác,…

– Natri Silicate còn được dùng để sản xuất Silica gel, chất tẩy rửa, bột kem, keo dán que hàn, chất chống cháy, xử lý nước, dùng trong bê tông, xử lý gỗ…

– Thủy tinh lỏng là nguyên liệu quan trọng để chế tạo vật liệu chịu nhiệt, vật liệu cách âm, chất cách điện, vật liệu xây dựng, điện cực dương kim loại nhẹ, chất không thấm khí, chất độn hoặc dùng ở dạng tấm để làm vật liệu chống ăn mòn.

Quả cầu thủy tinh – sản phẩm được làm từ thủy tinh lỏng

Những lưu ý khi sử dụng thủy tinh lỏng

– Không bảo quản thủy tinh lỏng trong các vật chứa bằng nhôm, thiếc, kẽm mà phải bảo quản trong các vật chứa bằng tôn hoặc nhựa thật kín.

– Sau khi sử dụng phải đậy kín vì thủy tinh lỏng tiếp xúc với không khí sẽ phân hủy rất nhanh.

– Mang đầy đủ thiết bị bảo hộ lao động khi làm việc bao gồm kính, quần áo, găng tay,..

– Không để thủy tinh tiếp xúc với flo (khi kết hợp sẽ dễ nổ) và các chất khác như nhôm, kẽm, thiếc, hợp kim (tạo ra khói nguy hiểm).

Hy vọng với những thông tin về Thủy tinh lỏng mà LabTrường Chu Văn An chia sẻ ở trên các bạn đã có thêm những kiến ​​thức bổ ích để sử dụng thủy tinh lỏng an toàn và hiệu quả.