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Chemische Stabilität von Glas; Glaskorrosion

Experimente:
Versuch: Hydrolyse von Glas
Versuch: Nachweis der Netzwerkkorrosion durch Laugen
Versuch: Anätzen von Glas durch Kaliumhydroxid
Versuch: Reduktion von Glas mit Aluminium


Glas gilt für viele als ein gegen chemische Einwirkung resistenter (inerter) und
daher als ein ausgesprochen langweiliger Werkstoff. Einige Einschränkungen sind
jedoch zu machen:

Glasoberflächen nehmen immer Wasser auf und quellen dabei unter Bildung einer
mechanisch wie chemisch recht empfindlichen Schicht. In ihr laufen viele
Reaktionen ab:

- Glas besteht aus Salzen der schwachen Kieselsäure mit starken Basen. (Ein
formales Beispiel ist Na2CaSiO4.) Gläser reagieren deshalb aufgrund der
Protolyse (Hydrolyse) mit Wasser basisch (siehe Experimente, V 5).

Na2CaSiO4 + H2O ————> NaCaHSiO4 + Na+ + OH¯

Dabei löst Wasser aus dem Glas Metall-Ionen heraus und baut es ab.
Billiges Glas wird deshalb nach mehrfachem Spülen in heißem Wasser ganz
besonders unter Einwirkung von aggressiven Chemikalien wie Laugen in der
Spülmaschine trübe. Bei langfristiger Einwirkung kann es zum so genannten
Entglasen kommen, d.h. das Glas fängt an zu kristallisieren. Es bilden sich
irisierende quarzartige Schichten, die man von alten Gläsern, die z. B. seit der
Römerzeit im Boden lagen, aus Museen kennt.



Spuren der Glaskorrosion auf Trinkgläsern
(Foto: Blume)

- In sauren Lösungen findet ein Ionenaustausch zwischen Lösung und Oberfläche
statt:



Was viele nicht wissen: Auch starke, konzentrierte Säuren wie Salzsäure greifen
Glasuren an!

- Bei längerer Einwirkung von alkalischen Lösungen beobachtet man Trübung
aufgrund der Anätzung durch OH¯-Ionen, die mit polymeren Silicaten bzw.
Kieselsäure reagieren (siehe Experimente, V 6; Netzwerkkorrosion):



Hier sei an Haushaltsmittel mit starken Alkalien wie Rohrreiniger oder
alkalische WC-Desodorantien erinnert, die leicht Glasuren (Badewanne,
Toilettenbecken) angreifen. Deshalb ist bei der Verwendung dieser
Haushaltsmittel Vorsicht geboten! Aber auch in den Schullabors stehen viele
angeätzte Flaschen herum. Ätzspuren kann man demonstrieren, indem man in
billigen Reagenzgläsern Kaliumhydroxid aufschmilzt (siehe Experimente, V 9).

Durch weniger saure Netzwerkbildner wie Al2O3 oder B2O3 steigert man die
chemische Resistenz gegenüber Alkalien (spülmaschinenfeste Gläser).

- Glas ist reduzierbar. Das gelingt leicht durch Magnesium oder vor allem auch
durch Aluminium, das z. B. durch Flaschenverschlüsse oder Ziermanschetten ins
Recyclingglas gelangt:

3 Ca2SiO4 + 4 Al ————> 6 CaO + 2 Al2O3 + 3 Si

(Siehe Experimente, V 10).




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Letzte Überarbeitung: 18. Dezember 2014, Dagmar Wiechoczek