Процесс ионного обмена в стеклах, т. е. процесс замещения одного типа противоионов другими, так же как и в других ионообменниках, протекает до установления равновесия. Кинетика этого процесса определяется взаимодействием ионных потоков, которое регулируется коэффициентом взаимодиффузии обменивающихся ионов D12. Закономерности, наблюдавшиеся при изучении обмена ионов в системе стеклорасплавленная соль, должны оставаться справедливыми и при обмене ионов в системе стекло-раствор. Однако в этом случае процесс осложнен присутствием воды. Взаимодействие стекла с раствором представляет собой сложный комплекс процессов, включающий переход в раствор щелочного иона, ионов кремния и алюминия в различных соотношениях, а также поглощение стеклом катионов и воды из раствора.

Согласно современным представлениям, замещение натрия из стекла протоном из раствора приводит к образованию на поверхности стекла измененного слоя, внешняя часть которого может содержать молекулы воды или другого растворителя. Весь процесс взаимодействия складывается из диффузии катионов в толще стекла, идущей с постоянной скоростью, ионного обмена на границе стекло измененный слой, идущего с большой скоростью, диффузии катионов в измененном слое и практически мгновенного ионного обмена на границе измененный слой-раствор. В случае высокоустойчивых натриевых алюмоборосиликатных электродных стекол удалось наблюдать начальную стадию взаимодействия — поверхностную реакцию стекла с раствором.

Обе методики основаны на допущениях, что в диффузии принимают участие все щелочные катионы стекла, коэффициент диффузии постоянен и не зависит от концентрации, градиент концентрации в поверхностном слое линеен. Представлены значения коэффициентов диффузии натрия, рассчитанные из данных по выщелачиванию по обоим методам, и, кроме того, значения коэффициентов самодиффузии, определенные для этих стекол методом секционирования. Близость значений коэффициентов диффузии, определенных различными методами для устойчивых стекол, позволяет предположить, что в начале опыта (I участок на изотермах поглощения и выщелачивания) скорость контролируется диффузией катионов сквозь еще неизмененное стекло.

В длительных экспериментах — в тех случаях, когда процесс продолжается с постоянной, но значительно более низкой скоростью и количество выщелачивающегося катиона вновь становится пропорциональным корню квадратному из времени, — можно предположить, что скорость процесса контролируется диффузией сквозь слой значительно измененного стекла. Этот процесс можно рассматривать как гетеродиффузию, или, точнее, взаимодиффузию с участием ионов водорода, идущую соответственно с меньшей скоростью и с большей энергией активации, чем процесс самодиффузии в начале опыта. Заниженные значения энергий активации, характерные для соответствующих процессов, следует связывать, вероятно, со специфическим действием ионов водорода или воды в этих условиях.

Это воздействие приводит к «разрыхлению» поверхности стекол, облегчающему вхождение ионов в стекло. Кроме того, химические процессы, идущие с меньшей энергией активации, чем диффузия, имеют в этих условиях соизмеримое значение. Таким образом, проведенные исследования показали, что обмен ионов, скорость которого контролируется взаимодиффузией катионов, определяет взаимодействие стекла с расплавами солей электролитов и играет существенную роль при действии на стекло водных растворов.

Параллельное изучение самодиффузии щелочных ионов в тех же стеклах позволило сопоставить полученные диффузионные характеристики. В дальнейшем для изучения ионообменных свойств стекол следует, с одной стороны, шире привлекать результаты изучения ионного обмена на кристаллических силикатах и алюмосиликатах, прежде всего на цеолитах, а с другой — разрабатывать модели и методы, характерные для стекла. Это позволит превратить исследование ионного обмена на стекле в метод изучения стеклообразного состояния и расширит границы его практического использования.