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时间:2019-06-11
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1、概念题1玻璃是以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为主要原料,经熔融、成型、冷却固化而成的非结晶无机材料。玻璃的性能:良好的透明性,机械性能,热工性能2狭义的玻璃:由熔融物冷却而不析晶得到的无机物(过冷液体)。广义的玻璃:结构上完全表现为长程无序、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。玻璃态物质的特性:各向同性、亚稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性3无规则网络学说:a[SiO4]是基本结构单元b一个氧离子最多同两个阳离子相连,一个阳离子周围最多有3或4个氧离子c多面体之间以顶角相连,不能以多面体的边或面相连,每个多面体
2、至少有三个顶角是共用的d多面体相连形成三维无规则连续网络,R+R2+填充在网络空隙。实验证实:Warren等用X-ray衍射证实了该观点。学说重点:多面体排列的连续性、均匀性和无序性4晶子学说:a玻璃由无数晶子组成b晶子有晶格畸变,晶子到无定形介质是渐变。实验证实:晶体细化后XRD峰与玻璃类似。学说重点:玻璃的有序性、不均匀性和不连续性。5玻璃结构与熔体结构的关系:继承性玻璃是过冷的液体,其结构是熔体结构的继续。结构对应性玻璃冷却至室温时,它保持着与熔体在某一温度下相应的平衡结构状态和性能。6硼氧反常现象:硼氧反常:纯
3、B2O3玻璃中加入Na2O(或其它碱金属氧化物),各种物理性质出现极值。而不像SiO2中加入Na2O后性质变坏。原因:Na2O提供的游离氧使[BO3]→[BO4]结构:层状→架状性质变好游离氧过多后,Onb多,转化停止,性质又变差。[BO4]形成与Na2O含量的关系极值点在Na2O为16%mol,超过极值后,Na2O提供的氧不是用于生产[BO4],而是以非桥氧形式出现于三角体中,使结构减弱,性能变坏。硼氧反常与温度的关系高温无硼氧反常(>1000℃)通过碱硼酸盐不同温度的粘度行为证明7硼反常现象:在钠硅酸盐玻璃中加入氧
4、化硼时,性质曲线上产生极值的现象。折射率、密度、硬度、化稳性出现极大值;热膨胀系数出现极小值;电导、介电损耗、表面张力无此现象。Na2O/B2O3=1为极值点(摩尔比)Na2O/B2O3>1时:[BO3]→[BO4]网络得以加强,性质变好。Na2O/B2O3<1后,无[BO3]→[BO4],玻璃中链状、层状结构相对增多,性质又向相反方向变化。8逆性玻璃:如果玻璃中存在两种以上金属离子且它们大小、电荷不同时,即使Y<2也可制成玻璃且性质随金属离子量的增加而变好。一般把这种玻璃称为逆性玻璃。逆性含义1.结构逆性:金属离子是
5、“海洋”。多面体是“岛屿”。结构稳定度决定于金属离子与多面体短链中氧的结合力。(思考:与普通玻璃结构的区别)2.性质逆性:Y越小(碱金属和碱土金属含量越多)结构越稳固,性质越好9芒硝的成分:(Na2CO3+Na2SO4+C+CaCO3+SiO2)主要成分:Na2SO410玻璃体中气体存在的三种状态:1、可见气泡:量少;2、物理溶解:较多,多是化学性质较稳定的气体(如惰性气体);3、与玻璃液中某些组分化学结合:量最大,尤其是化学性质活泼的气体(如H2,SO2,CO2);玻璃池窖中气体的平衡图11逆性玻璃:玻璃态性质是由金
6、属离子的无序所决定的。意义1.理论冲击经典结构理论经典理论:无序的三维网络是形成玻璃的必要条件,即玻璃态是由于网络的无序引起的。2.实际逆性玻璃具有高电容率和低的介电损耗,且其温度系数微小,因此用逆性玻璃制备的玻璃电容器在通电时电容量稳定。12混合碱效应:定义:二元碱硅玻璃中,当玻璃中碱金属氧化物总量不变,用一种氧化物取代另一种,玻璃与扩散有关的性质不成直线变化,而出现明显的极值。解释:阻挡论:半径小的离子留下的空位小(A、B无关离子)同类碱离子间斥力大于异类碱离子间的斥力,因此混合碱中碱离子与网络结合力大,扩散活化能
7、大(即扩散系数低)应用:长石变化对玻璃性质的影响温度计采用单碱成分以防止“零点下降”。13玻璃的分相:玻璃从高温冷却过程中或在一定温度下热处理时,由于内部质点的迁移,某些组分发生偏聚,从而形成化学组成不同的两个相,此过程叫分相。应用:高硅氧玻璃,利用分相玻璃中不同相对水、酸、碱的抗蚀程度不同而制得。代替石英玻璃作耐热仪器,高压水银灯管。多孔玻璃可作吸湿剂、催化剂载体、细菌过滤器。pyrex玻璃,耐热仪器、化工管道,烤盘、壶等日用品。分相的原因:阳离子对氧的争夺和阳离子场强。分相对玻璃性质的影响:1.与迁移有关的性质受影
8、响较大,如:化稳性、电导等。分相形貌及各相成分有决定作用。2.与迁移无关的性质对分相不敏感,如:α,d,N等。3.分相对析晶的影响:分相利于析晶。液相分离为成核提供推动力;分相形成的界面为成核提供成核位;分相后总有一相比母相的原子迁移率大,利于均匀成核;分相可使成核剂富集,起晶核作用,然后晶体在其上生长。14玻璃中常见缺陷的名称:
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