Prof. Blumes Medienangebot: Glas

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

-	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).