Кварцеваое стекло.
Основной структурной единицей кварцевого стекла является кремнекислородный тетраэдр [SiO4]4-. Известны геометрические параметры группировки [SiO4]4-: расстояние Si-O равно 0,162 нм, расстояние О—О по ребру тетраэдра 0,265 нм, валентный угол связи О—Si—О внутри тетраэдра 109°29’.
Структура кварцевого стекла состоит из тетраэдров [SiO4]4- соединенных друг с другом вершинами через атомы кислорода. В результате образуется непрерывный пространственный каркас, отличающийся от геометрически правильных решеток кристаллического кристобалита отсутствием дальнего порядка в расположении и ориентации тетраэдров.
6. Бинарные щелочно-силикатные стекла системы Ме20—SiO2 .
(Me-Li-Na-K-Rb-Cz-Tn).
Введение в состав стекла оксидов щелочных металлов приводит к разрыву структурной сетки и встраиванию атомов щелочных металлов по месту разрыва по схеме:
В том месте, где встраивались ионы щелочного металла, отсутствует химическая связь между элементами структуры. По мере увеличения концентрации Ме20 — модификатора в составе стекла растет число разрывов в структурной сетке и число немостиковых атомов кислорода, приходящихся на один тетраэдр SiO44-. При концентрациях Ме20 более 60% (по массе) создаются условия для образования изолированных тетраэдров SiO44- . Кристаллизуются подобные расплавы чрезвычайно быстро, т.к. облегчаются условия переориентации структурных единиц, в то время как застывание расплава в виде стекла при этом затруднено.
Структурным параметром, позволяющим характеризовать протяженность кремнекислородного радикала и тип анионной сетки, является степень связности fSi, выражающаяся отношением числа атомов кремния к числу атомов кислорода, взятых по молекулярному составу стекла, т.е. fSi = [Si]/[0]. Максимальная степень связности сетки характерна для кварцевого стекла fSi = 0,5.
Изменение степени связности структурной сетки приводит к изменению кремнекислородного радикала и типа структуры.
7. Стекла в системах Ме20—МеО—SiO2.
Катионы щелочноземельных металлов в структуре стекла выполняют роль модификаторов, т.е. выбывают разрыв структурной сетки, встраиваясь в свободные полости. При замещении щелочных катионов на щелочноземельные степень связности структурной сетки может несколько возрасти, т.к. щелочноземельные ионы, обладая более высоким зарядом, могут связывать отдельные кремнекислородные цепочки.
Роль катионов в структуре стекла и их влияние на свойства определяются следующими параметрами: зарядом и радиусом иона, координационным числом, поляризуемостью и поляризующей способностью, ионным потенциалом, силой поля катиона, степенью ионности или ковалентности связи, направленностью и прочностью химической связи.
Дата добавления: 2015-07-22; просмотров: 799;