Wie ändern sich Struktur und Eigenschaften von SiO₂-Glas, wenn Na₂O zugegeben wird?

Lösung: B. Si-O-Si-Brücken brechen zu nichtbrückendem Sauerstoff auf, das Netzwerk wird schwächer; Viskosität und Glasübergangstemperatur sinken, die Wärmeausdehnung steigt

Mit jedem Na₂O wird der brückenbildende Sauerstoff einer Si-O-Si-Brücke aufgebrochen; dabei entsteht nichtbrückender Sauerstoff, nämlich zwei Sauerstoffatome, die nur an ein Si gebunden sind, und die Na⁺-Ionen besetzen Zwischenräume im Netzwerk und gleichen die Ladung aus. Da die Verknüpfung des Netzwerks schwächer wird, sinken Viskosität und Glasübergangstemperatur, sodass die Formgebung, die bei Quarzglas hohe Temperaturen von ca. 2000 °C erfordert, bei viel niedrigeren Temperaturen möglich wird. Dafür nimmt der Längenausdehnungskoeffizient zu, und weil Na⁺ leicht gegen Wasserstoffionen aus Wasser ausgetauscht wird, sinkt die chemische Beständigkeit. Beim Kalk-Natron-Glas setzt man CaO zu, um diese Beständigkeit auszugleichen. Na⁺ hat einen großen Ionenradius und eine kleine Ladung und besetzt daher nicht das Zentrum der Tetraeder.