В книге рассмотрены общие понятия о стеклообразном состоянии, современные теории строения стекла, специфические особенности структуры кристаллических стеклообразующих соединений. Дана классификация неорганических стекол по составу и описаны их отличительные свойства.

• Аппен А.а. Химия Стекла Скачать
• Аппен Химия Стекла

Основное внимание уделено изложению общих закономерностей изменения свойств силикатных стекол в зависимости от состава. Показано влияние структурных факторов на свойства стекла (координационные эффекты, эффекты нейтрализации и подавления щелочей, активность атом-ионов кислорода и др.).

Химия стекла. Книга представляет собой монографию, освещающую новейшие достижения в области физико-химии стекла. Все стекла данной группы А.А. Аппен называет стеклами с “нераз-рыхленной” структурой, в которых αPbO = 13010-7 К-1 1. Химия стекла. Химия стекла [Текст] / А. - С.3 Стеклообразное состояние вещества. - С.5 Характеристика свойств стекла и их взаимосвязь.

Рассмотрены явления стабилизации и обратные им явления разрушения стекла при определенных режимах термообработки. Изложены методы количественного расчета ряда свойств силикатных стекол, позволяющие, не прибегая к опыту, устанавливать составы с заданными свойствами. В более сложных случаях дается качественный прогноз влияния отдельных окислов на свойства стекла. Книга представляет собой монографию, освещающую новейшие достижения в области физико-химии стекла. Предназначена для научных и инженерно-технических работников химических и силикатных специальностей, а также может служить учебным пособием для студентов.

Алфавитный указатель: СТЕКЛО НЕОРГАНИЧЕСКОЕ, твердый аморфный материал, получающийся в результате переохлаждения жидкости (напр., расплава неорг. Оксидов, водного р-ра солей, жидкого металлич. Обладает мех. Св-вами твердого тела, характеризуется термодинамич. Метастабильностью; при определенных условиях склонно к кристаллизации. Отличается от кристаллов и жидкостей: С. Рентгеноаморфно вследствие неупорядоченного атомного строения (в его структуре отсутствует дальний порядок), изотропно, не имеет определенной т-ры затвердевания или плавления, т.

При охлаждении расплав переходит из жидкого состояния сначала в пластичное, а затем в твердое (процесс стеклования). Процессы нагревания и охлаждения (если при охлаждении не происходит кристаллизации) обратимы. Температурный интервал T f - Т g, в пределах к-рого происходят эти процессы, наз. Интервалом стеклования ( T f-т-ра перехода из жидкого состояния в пластичное, Т g-т-ра перехода из пластичного состояния в твердое).

Интервал стеклования (обычно 100-200 °С) зависит от хим. Состава и скорости охлаждения С. И представляет собой переходную область, в пределах к-рой происходит резкое изменение его св-в.

Существуют образования (рои, кластеры или атомные комплексы) с размерами от 0,5 до 2 нм и разл. Включения технол. Или ликвационного происхождения от 5,0 до 100,0 нм. Классификация стекол. Различают по составу и назначению. По составу выделяют одно- или многокомпонентные С. Н., состоящие из разл.

Элементов (металлы, неметаллы), галогенидов, халькогенидов, оксидов и др. Од-нокомпонентные элементные С. Способны образовывать небольшое число неметаллов - S, Se, As, P, С и нек-рые металлы-Bi, Ca, Zn, Hf, V, Nb, Та, Сr, Mo, W, Re, Fe, Ni, Al и др. Однокомпонентные галогенидные С. На основе стеклообразующего компонента-BeF 2, ZrF 4 или BaF 2; многокомпонентные составы фторберилатных стекол содержат также фториды Al, Ga, Mg, Sr, Ba.

Многокомпонентные промышленные С. На основе хлоридов, бромидов и иодидов разл.

Металлов могут иметь след. Состав (% по массе): КХ 0-24.С, РbХ 0-24,0, SrX 2,0-30,0, CdX 34,0-53,0, ВаХ 8,0-40,0, РbХ 2 0-23,0 (X = Cl, Br, I). Халько-генидные С. Содержат бескислородные системы типа As-X, Ge-As-X, Ge-Sb-X, Ge-P-X, где X = S, Se, Те. Халькогенидных С.

(% по массе): Те 85,0-87,0, Se 9,0-11,0, As 1,0-1,6, Sb 2,0-3,0, S 0,5 - 1,0. Оксидные С.н.

Образуют SiO 2, GeO 2, В 2О 3, Р 2О 5, As 2O 3. Большая группа оксидов-ТеО 2, TiO 2r МоО 3, WO 3, Bi 2O 3, A1 2O 3, Ga 2O 3, V 2O 5-образует С.н. При сплавлении с др.

Модифицирующими оксидами, напр. CaO, Na 2O и т.д. Оксидные С.н. Называют по виду стеклообразующего оксида: силикатные, боратные, фосфатные, германатные и т.д. Из однокомпонентных С.н. Значение имеет силикатное стекло кварцевое, из бинарных-щелочносиликатные С. Состава M 2O-SiO 2 (М = Na, К), т.

Важно: Прошивки. Обсуждаем прошивки на Arion AF-1700e. 23:10 от schachmat. 7: 10,847: DSR 5001 (1 2 3 4. Прошивка для arion.

Стекло растворимое, из многокомпонентных - щелочносиликатные С.н., содержащие оксиды Ca, Mg, Al. Состав нек-рых видов оксидных промышленных С.н. Приведен в таблице.

По назначению промышленные С.н. Разделяют на неск. Видов: строительное (листовое-оконное, витринное, узорчатое, армированное; архитектурно-строительное - блоки, пакеты, профилированное С.н., пеностекло; стеклянные.трубы); -техническое (оптич., хим.-лаб., мед., электротехн., све-тотехн., электроизоляц. И т.д.); стекловолокно; тарное; сортовое (для произ-ва стеклянной посуды); специальное (лазерное, фотохромное, оптически- и магнитоактивное, для ультразвуковых линий задержки и т.д.); стекло жидкое; эмали и покрытия; ситаллы. Физико-химические свойства и применение. Оптические св-ва. Отличаются прозрачностью в разл.

Областях спектра. Оксидные С.н.

Характеризуются высокой прозрачностью в видимой области спектра: коэф. Прозрачности т(т = I/ I 0, где I 0 - интенсивность падающего на пов-сть стекла света, I-интенсивность света, прошедшего сквозь стекло) для оконного С.н. 0,83-0,90, для оптического-0,95-0,99. В связи с этим С.н. Незаменимо при остеклении зданий и разл.

Видов транспорта, изготовлении зеркал и оптич. Приборов, включая лазерные, лаб. Посуды, ламп разл.

Ассортимента и назначения, осветит. Аппаратуры, телевизионной техники, волоконно-оптич. Линий связи, хим. В зависимости от состава и условий получения С.н. Способно по-разному преломлять, рассеивать и поглощать свет в видимой, УФ, ИК и рентгеновской областях спектра (см. Оптические материалы), Нек-рым С.н.

Свойственна также фоточувствительность, т. Способность изменять коэф. Поглощения под действием УФ или рентгеновского облучения, a-лучей, нейтронов, что используют в произ-ве т. Фотохромных С. Н., а также при изготовлении аппаратуры и приборов для радиац. Высоким светопропусканием в ИК области обладают алюмофосфат-ные и халькогенидные С.н., повышенным-С.н. На основе SiO 2; УФ лучи интенсивно поглощают С.н., содержащие оксиды Pb, Fe, Ti, рентгеновские и a-лучи-С.н.

С высоким содержанием оксидов Рb или Ва. Галогенидные С.н. На основе BeF 2 отличаются уникальным комплексом оптич. Постоянных, высокой устойчивостью к действию жестких излучений и агрессивных сред, таких, как F 2, HF. На основе фторидов Zr и Ва прозрачны в видимой и ИК областях спектра. Халькогенидные С.н.

Обладают также электронной проводимостью; применяются в телевизионных высокочувствит. Камерах, ЭВМ (в качестве переключателей или элементов запоминающих устройств). Плотность промышленных С.н. Колеблется от 2,2 до 8,0 г/см 3. Низкие значения плотности характерны для бо-ратных и боросиликатных С.н.; среди силикатных С.н. Плотностью обладает кварцевое. Введение в состав С.

Щелочных и щел.-зем. Оксидов приводит к увеличению его плотности: плотность возрастает при эквимолекулярной замене одного оксида другим в рядах Li 2O Н 3РО 4 р-ры щелочей р-ры щелочных карбонатов НСl = H 2SO 4 вода. Потеря массы С. На 100 см 2 пов-сти в р-рах к-т (кроме HF, Н 3РО 4) составляет ок. 1,5 мг, в то время как в щелочных средах возрастает до 150 мг. Получение стекла. Технология пром.

Способа получения С. Состоит в подготовке сырьевых материалов (дробление, сушка, просеивание), приготовлении шихты (дозирование сырьевых компонентов и их смешивание), варке, формовании изделий, отжиге, обработке (термич., хим., мех.). В зависимости от назначения С.

Сырье для его изготовления содержит разл. Оксиды и минералы. Кремнезем, являющийся главной составной частью С.н., вводят в шихту в виде кварцевого песка или- молотого кварца (вредные примеси-соед. Сr и Fe, придающие С.н. Желтовато-зеленый и зеленый цвет). Для варки высококачеств.

Бесцветных С. Песок очищают физ. Способами; размер зерен песка 0,2-0,5 мм.

В 2О 3 в шихту вводят в виде буры или Н 3ВО 3, Р 2О 5-в виде фосфатов или Н 3РО 4, Аl 2О 3-в виде глинозема, каолина, глины, полевого шпата или Аl(ОН) 3, Na 2O-B виде Na 2CO 3, К 2О-в виде К 2СО 3 или KNO 3, СаО-в виде мела или известняка, ВаО-в виде ВаСО 3, Ba(NO 3) 2 или BaSO 4, MgO-в виде доломита или магнезита, Li 2O-B виде Li 2СО 3 и прир. Минералов лепидолита или сподумена, РbО-в виде сурика, глета или силиката Рb. Материалы шихты - осветлители, обесцвечива-тели, красители, глушители, восстановители и др. В качестве осветлителей применяют небольшие кол-ва (NH 4),SO 4, Na 2SO 4, NaCl, As 2O 3 и As 2O 5 в сочетании с (NH 4) 2NO 3, плавиковый шпат.

Нек-рые из них одновременно являются и обесцвечивателями - окисляют в С.н. Иногда для обесцвечивания в шихту вводят небольшие кол-ва в-в, окрашивающих стекломассу в дополнительный к зеленому цвет (Se, соед. Со, М h и др.). Окрашивают С. Н., добавляя в шихту красящие в-ва. Желтую окраску С. Придают СrО 3, NiO, Fe 2O 3, зеленую-Сr 2О 3 и СиО, синюю-СuО и СоО, фиолетовую - NiO и Мn 2О 3, розовую-СоО, МnО и Se, коричневую - Fe 2O 3, FeS, красно-рубиновую - коллоидные Си и Аи.

Процесс стекловарения -процесс получения однородного расплава - условно разделяют на неск. Стадий: образование силикатов, стеклообразование, осветление, гомогенизация, охлаждение.

Проводят в печах непрерывного действия разл. Типа-электрич., газопламенных, газопламенных с дополнит. На первой стадии вследствие плавления эвтектич.

Смесей и солей происходит образование силикатов и др. Соединений, появляется жидкая фаза. Силикаты и непрореагировавшие компоненты вместе с жидкой фазой представляют собой на этой стадии плотную спекшуюся массу. Для большинства силикатных С.н. Первый этап завершается при 1100-1200 °С. На стадии стек-лообразования при 1200-1250 °С растворяются остатки шихты, происходит взаимное растворение силикатов, удаляется пена и образуется относительно однородная стекломасса, насыщенная, однако, газовыми включениями, поскольку обычно шихта силикатных С.н.

18% химически связанных газов (СО 2, SO 2, O 2 и др.). На стадии осветления (1500-1600 °С, длительность-до неск. Суток) происходит удаление из расплава газовых пузырей.

Для ускорения процесса используют добавки, снижающие поверхностное натяжение массы. Одновременно с осветлением идет гомогенизация -усреднение расплава по составу. Интенсивно гомогенизация Осуществляется при мех. Перемешивании стекломассы мешалками из огнеупорных материалов. На стадии охлаждения проводят подготовку стекломассы к формованию, для чего равномерно снижают т-ру на 400-500°С и достигают необходимой вязкости С.н.

Формование изделий из стекломассы осуществляют разл. Методами - прокатом, прессованием, прессвыдуванием, выдуванием, вытягиванием и др.

Стеклоформующих машинах. Прессование применяют в произ-ве стеклянной тары, архитектурных деталей, посуды; выдувание-в произ-ве узкогорлой тары, сортовой (столовой) посуды, электровакуумных изделий; прессвыдувание-в машинном произ-ве ши-рокогорлой посуды; вытягивание-при изготовлении оконного и техн.

Листового С.н., трубок, труб, стержней, стеклянных волокон; прокатка-при произ-ве листового С.н. Видов, преим. Строительного толщиной 3 мм и более. Методы: отливка в формы при изготовлении крупногабаритных предметов, моллирование - получение изделий в форме при нагр. Твердых кусочков С. При произ-ве пеностекла в шихту (или тонкоизмельченный стеклянный бой) добавляют парообразователи, выделяющие при варке стекла газ и вспучивающие стеклянную массу. Вспенивают стекло при 700-800 °С (для обычной шихты) или 950-1150 °С (для шихты из глин, горных пород, нерудных ископаемых).

Помимо традиц. Метода получения применяют новые-в частности золь-гель процесс, позволяющий при значительно более низких т-рах получать С. Высокой чистоты и однородности. Существуют три осн. Варианта практич. Реализации этого метода. Суть первого-приготовление р-ров на основе особо чистых р-римых сырьевых материалов (солей и гидрооксидов металлов, металлоорг.

Соед.); переход от р-ра к золю, а затем гелю, высушивание геля с образованием аморфной порошкообразной шихты, ее плавление с образованием стекла. Второй метод - поликонденсация (полимеризация) гелей, послед. Их уплотнение при термич. Переход золь-гель-стекло включает след. Стадии: растворение исходных алкоксидов металлов M(OR) n с образованием гомог.

Водных или орг. Р-ров (М — Si, Аl, В, Ва, Ti и т. Д.; R-CH 3, C 2H 5, С 3Н 7, n-степень окисления металла), гидролиз алкоксидов и поликонденсация продуктов, приводящая к образованию золя, а затем твердого геля, по р-ции М(ОК) n + nН 2О: М(ОН)„ + nROH, сушка геля при нагр., переход геля в стекло.

Третий метод заключается в гелировании золей, приготовленных из коллоидных дисперсий оксидов. Описанным выше методом получают заготовки, трубы и волокна для оптич. Световодов и др. Элементов волоконной оптики. Металлич., халькогенидные и галогенидные С.

Получают быстрым охлаждением расплавов (см. Стеклообразное состояние). При этом часто используют сверхвысокие скорости охлаждения (10 5-10 8 К/с). Историческая справка.

Стеклоделие впервые возникло в Египте и Месопотамии в 4-м тыс. Крупный центр стеклоделия-Рим, с 9 до 17вв. В развитии стеклотехники условно выделяют 4 периода: в 4-2-м тыс.

Аппен А.а. Химия Стекла Скачать

Делали украшения и предметы религиозного культа, во 2-1-м тыс. Э.-небольшие сосуды; 1-е тыс. Началось с изобретения стеклодувной трубки, что позволило стеклоделию достичь большой высоты, а С. Превратить в материал широкого потребления; нач. Характеризуется распространением машинной техники, созданием многочисл. Составов С.н.

И проникновением его во все области быта, науки и техники. В России стеклоделие развивалось с 10-11 вв. Основоположник научного стеклоделия в России-М. Ломоносов, организовавший первую научную лабораторию по переработке стекла. Первый стекольный завод в России построен в 1635.

Аппен Химия Стекла

Литература для статьи «СТЕКЛО НЕОРГАНИЧЕСКОЕ»: Роусон Г., Неорганические стеклообразующие системы, пер. С англ., М., 1970; Аппен А. А., Химия стекла, 2 изд., Л., 1974; Лазерные фосфатные стекла, М.,-1980; Борисова 3. У., Халькогенидные полупроводниковые стекла, Л., 1983; Химическая технология стекла и ситаллов, М., 1983; Фельц А., Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела, пер. С нем., М., 1986; Неорганические стекла и изделия на их основе для волоконно-оптических систем связи и датчиков, в сб.: Итоги науки и техники, сер.

Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов, т. 2, М., 1989; Physilische Chemie der Glasoherflache, Lpz., 1981; Shufflebotham P.K., 'J. Of non-crystalline solids', 1987, v. 92, № 2-3, p.

183-244; Rawson Н„ 'IEE Proc.' , 1988, pt A, v.

Страница «СТЕКЛО НЕОРГАНИЧЕСКОЕ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.