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

Thủy tinh lỏng hay Natri Silicat hiện nay được sử dụng rộng rãi trong sản xuất xi măng, chống cháy thụ động, công nghiệp dệt may, chế biến gỗ xẻ và vật liệu chịu lửa. Với những ứng dụng đặc biệt đó, hẳn nhiều người sẽ rất thắc mắc Thủy tinh lỏng là gì? Đặc tính của thủy tinh lỏng ra sao và cách sản xuất như thế nào? Để có câu trả lời chính xác nhất, hãy cùng LabVIETCHEM tìm hiểu qua nội dung bài viết dưới đây nhé.

Thủy tinh lỏng là gì?

Thủy tinh lỏng là gì?

Thủy tinh lỏng hay Natri Silicat hoặc Sodium Silicat là một hợp chất với công thức hóa học là  (Na₂O)(SiO₂)_n,  trong đó phổ biến nhất là Na₂SiO₃ bao gồm silicon mang anion, tập trung chủ yếu vào anion Si-O. Natri Silicat tinh khiết là chất lỏng đồng nhất, trong suốt không màu hoặc mang màu vàng nhạt nhưng các mẫu thương mại thường có màu xanh lá hoặc xanh nước biển do lẫn tạp chất sắt.

Natri Silicat khan có chứa một anion chuỗi polymeric bao gồm anion SiO₄ hình tứ diện. Ngoài dạng khan còn có dạng ngậm nước Na₂SiO₃·nH₂O (với n = 5, 6, 8, 9), chứa anion rời rạc, gần giống hình tứ diện SiO₂(OH)₂²⁻ với nước hydrat hóa.

Ví dụ, Natri Silicat Pentahydrat có trên thị trường là Na₂SiO₃·5H₂O, dạng hydrat hóa với nước là Na₂SiO₂(OH)₂·4H₂O, Na₂SiO₃·9H₂O dạng hydrat hóa nước là Na₂SiO₂(OH)₂·8H₂O.

Cấu tạo phân tử của thủy tinh lỏng

Đặc tính của thủy tinh lỏng

- Thủy tinh lỏng có khối lượng riêng là 2.61 g/cm³, tỷ trọng là 1,40 – 1,42 g/cm3.

- Điểm 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 alcohol. 

- Natri Silicat có độ nhớt rất lớn, giống như keo, nếu không được bảo quản kín, chúng rất dễ phân dã khi để ngoài không khí.

- Thủy tinh lỏng dễ bị các axit phân hủy, kể cả axit carbonic và tách ra kết tủa keo đông tụ axit silicsic.

Cách sản xuất thủy tinh lỏng

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

- Trong pha lỏng 

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

Phương trình điều chế Na₂SiO_3.

SiO₂ + NaOH → Na₂O.SiO₂ + H₂O

- Trong pha rắn có yếu tố nhiệt độ

Na₂CO₃ và Na₂SO₄ tan chảy ở nhiệt thấp hơn rất nhiều so với SiO₂, với mức nhiệt lần lượt là dưới 900°C và trên 1600°C. Khi hai chất bị nóng chảy, SiO₂ sẽ hòa tan trong dung dịch nóng chảy và tạo ra Na₂SiO_3.

Na₂CO₃  + SiO₂ → Na₂O.SiO₂ + CO₂

Na₂SO₄ + SiO₂ → Na₂O.SiO₂ + SO₂ + CO₂

Thủy tinh lỏng có màu vàng nhạt, được bảo quản kín trong can nhựa

Ứng dụng của thủy tinh lỏng trong thực tiễn

- Thủy tinh lỏng được sử dụng nhiều nhất trong lĩnh vực chế tạo thủy tinh, pha lê, giúp sản phẩm đảm bảo độ bền chắc trong cấu tạo cũng như tăng tính thẩm mỹ với vẻ lung linh, trong suốt, sang trọng.

- Phủ một lớp mỏng thủy tinh lỏng, khoảng 100nm (mỏng hơn 450 lần sợi tóc người) lên đồ vật sẽ bảo vệ chúng tốt hơn, giúp việc tẩy rửa dễ dàng hơn, chỉ cần dùng nước hoặc vải ướt mà không cần hóa chất. Hơn nữa, bề mặt thủy tinh lỏng cũng chịu được các axit, bazơ mạnh trong khoảng nhiệt độ khoảng 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 giống để tránh nấm mốc, tăng sức đề kháng và ngăn sự tấn công của mối, côn trùng.

- Tại bệnh biện Lancashine, thủy tinh lỏng được thử nghiệm để phun lên các thiết bị cấy ghép, ống thông, vết khâu,…

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

- Natri Silicat cũng được sử dụng để sản xuất Silica gel, chất tẩy rửa, kem bột, chất kết dính của 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, cách âm, chất cách điện, vật liệu xây dựng, các điện cực dương kim loại nhẹ, các chất không thấm khí, chất độn hoặc sử dụng ở dạng tấm để làm vật liệu chống ăn mòn.

Quả cầu thủy tinh - một 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 bình chứa làm bằng nhôm, thiếc, kẽm mà phải cất giữ trong thùng tôn hoặc nhưa có nút chặt.

- Sau khi sử dụng phải đậy kín vì thủy tinh lỏng để ngoài không khí phân hủy rất nhanh.

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

- Không để thủy tinh tiếp xúc với Flo (khi kết hợp với nhau, chúng dễ gây nổ) và các chất khác như nhôm, kẽm, thiếc, hợp kim (tạo khói nguy hiểm). 

Hy vọng với những thông tin về Thủy tinh lỏng mà LabVIETCHEM chia sẻ ở trên, các bạn đã có thêm kiến thức hữu ích để sử dụng thủy tinh lỏng an toàn, hiệu quả.