Кварцевое стекло, структура

Рис. 58. Структура кварцевого стекла.

По другой теории те же структурные элементы, как и в соответствующих кристаллах, располагаются в стеклах не так упорядоченно, как в кристаллах, что схематически показано для кварцевого стекла и кварца на рис. 58 и 59 (конечно, в общем случае следует-представлять себе не плоскостную сетку, а пространственную решетку). Подобными же структурами обладают и стекла ВзО. или АЬОз- [c.158]

Цель раздела - теоретически описать и вычислить основные параметры областей упорядоченностей в кварцевом стекле. Структура кварцевого стекла, как и других однокомпонентных стекол, характеризуется ближним порядком и тепловыми флуктуациями плотности от средней по всему образцу, вызванными тепловыми движениями атомов. Согласно сложившимся представлениям, область повышенной упорядоченности имеет правильное кристаллическое построение лишь в центральной части и не имеет резко выраженных границ с остальной аморфной частью, постепенно переходя в нее. Этот факт можно описать следующей зависимостью [c.142]

Кремний проявляет большую склонность к образованию гетероцепных неорганических полимеров, характеризующихся пространственной (сетчатой) структурой. В качестве примера на рисунке Х-5, а представлена структура кристалла кварца ЗЮз- Аналогичную структуру имеют силикатные стекла, например кварцевое стекло (рис. Х-5, б). [c.262]

Особенно рельефно это обнаруживается при изучении свойств воды, образующейся при конденсации из ненасыщенного пара в узких капиллярах из силикатного или кварцевого стекла. Получающиеся таким путем тонкие слои воды могут обладать более плотной структурой, повышенной вязкостью и в определенных условиях даже довольно значительным модулем сдвига Для них [c.378]

Согласно другой теории, упорядоченное расположение частиц в стеклах объясняется существованием у них тех же структурных элементов, что и в соответствующих кристаллах (например, тетраэдров в кварцевом стекле и в полиморфных кристаллах кремнезема), однако расположение этих структурных групп в пространстве у стекол не так упорядочено, как в кристаллах. В силикатных стеклах катионы металла размещаются между анионами (тетраэдрами 5104), не нарушая структуры остова. [c.65]

Образованию аморфного вещества из жидкости способствует быстрое ее охлаждение. При этом структура жидкости не успевает перестроиться, вязкость становится высокой, в результате чего фиксируется структура жидкости, существовавшая при более высокой температуре. Быстрым охлаждением расплава получают, например, кварцевое стекло, тогда как при медленном охлаждении образуется кристаллический кварц. [c.195]

Структура кварцевого стекла по своему общему характеру очень напоминает структуру кварца и других кристаллических форм двуокиси кремния. Почти каждый атом 51 находится в центре тетраэдра из четырех атомов кислорода, и почти каждый атом кислорода является общим для двух таких тетраэдров. Однако строение пространственной решетки из таких тетраэдров в стекле не столь упорядоченно, как в кристаллических формах двуокиси кремния, и лишь очень малые участки напоминают кварц, причем прилегающие к ним участки могут походить на кристобалит или тридимит, точно так же как жидкая двуокись кремния при температуре, превышающей температуру плавления кристаллических форм, несколько напоминает по своему строению соответствующие кристаллы. [c.530]

При быстром охлаждении расплавов кварца (7 л=1983 К) получается кварцевое стекло ЗЮз, в котором ближний порядок распределения атомов существует, но дальний порядок, определяющий кристаллическую структуру, не сохраняется. Кварцевое стекло имеет ничтожно малый коэффициент теплового расширения [c.419]

Рис, 37. Сравнение структуры кварцевого стекла (а) со структурой кристалла кварца (б) [c.115]

Оксид кремния(1У) ЗЮг (кварц, кремнезем). Известно несколько форм оксида кремния (IV) 5102. Структуры кварца и других кристаллических форм 5102 показаны на рис. 6.14. Кварц плавится при 1710 °С, образуя вязкую жидкость. При застывании ее получается стекло (разд. 6.8). Кварцевое стекло пропускает инфракрасное и ультрафиолетовое иг лучения. Его используют для производства специальной лабораторной посуды и изделий. Оно химически инертно и подвергается воздействию лишь фтороводорода, фтора и расплавленных щелочей. Кремнезем применяют при производстве бетона, получении 502 из ангидрита (разд. 21.11), получе- [c.498]

Строение (структура) щелочных силикатных стекол трактуете в [8] исходя из разрыва структурной сетки кварцевого стекл щелочными катионами. [c.16]

Стеклообразное состояние иногда выделяют в особое микрокристаллическое состояние. По микрокристаллит-ной теории А. А. Лебедева, И. В. Гребенщикова и других в стеклах есть центры, вокруг которых намечается ближний порядок расположения част. ш, но дальнего порядка нет. На рис. 37 схематично в плоскости показано расположение частиц в кварцевом стекле и в кристаллическом кварце четвертые связи, которые образуют атомы кремния с атомами кислорода (эти структуры пространственные), не показаны. [c.141]

Одно и то же твердое вещество в зависимости от условий синтеза может получаться в разных энергетических состояниях, каждому из которых соответствует своя структура. Твердое вещество может иметь в высшей степени большое число энергетических состояний. Поскольку межатомные расстояния и углы между связями могут изменяться в довольно широких пределах, в таких же пределах происходит изменение энергии связи и, следовательно, энергетического состояния вещества, которое зависит от энергии валентных электронов. Но изменение межатомных расстояний и угла между связями только для двух соседних атомов, находящихся в структуре твердого тела, влечет за собой некоторое изменение всех длин и углов связей, вообще некоторое изменение взаимного положения всех атомов данного твердого тела, и, следовательно, имеет своим конечным результатом образование видоизмененной структуры соответствующего вещества. Таким образом, существует в высшей степени большое количество вариантов структуры твердого вещества данного состава. В процессе кристаллизации обычно можно получить только довольно ограниченное число модификаций, отвечающих в данных условиях наиболее бедным энергией состоянием данного вещества. Отвердевание атомных соединений, ведущее к образованию аморфного вещества, в зависимости от условий, в которых оно протекает, позволяет получать то одни, то другие непериодические структуры. Очевидно, существует огромное количество аморфных твердых тел одинакового состава, но разного строения. Это обстоятельство обычно ускользает из поля зрения исследователей. Но более точное изучение строения различных стеклообразных веществ (таких как кварцевое стекло, халькоге-нидные стекла или органическое стекло), а также гелей показало, что несмотря на один и тот же состав отдельные образцы подобных веществ, полученные ири различных условиях, имеют различную структуру. Так, различна структура стекол, полученных при различных температурах и давлениях гели одного и того же состава часто имеют неодинаковую пористую структуру, например неодинаковое распределение по объему геля микро- и макропор ири постоянном соотношении объемов последних. Вообще, варьируя давление и температуру, можно получать твердые вещества одного и того же состава, но различной плотности и, следовательно, различного строения. Кварцевое стекло, полученное иод высоким давлением, приближается по плотности к кварцу. Насколько далеко может заходить ири этом превращение вещества, видно из факта получения таких совершенно непохожих друг на друга модификаций кремнезема, как кварц, тридимит, кристобалит, а также стешовит. Расчеты показывают, что при определенных высоких [c.156]

Быстрые нейтроны полностью разрушают структуру кремнезема в более плотных формах кремнезема, подобных кварцу, илотность ири этом понижалась от 2,65 до 2,31 г/см , тогда как для прозрачного кварцевого стекла плотность наоборот возрастала от 2,22 до 2,30 г/см . Состояние кремнезема с плотностью 2,30 г/см представляется наиболее интересным с точки зрения изучения его микропористости. Если такой кремнезем нагревается, то из возбужденного состояния кремнезем, вероятно, возвращается обратно к исходному состоянию [488]. [c.990]

Разновидности кремнезема. В зависимости от структуры и растворимости кремнезем подразделяется на следующие классы безводный кристаллический кремнезем ЗЮг (см. ч. II, разд. 2.2) гидратированный кристаллический кремнезем 5102-л Н20 безводный аморфный кремнезем, имеющий микропористое анизотропное строение (волокнистого или пластинчатого строения) безводный и содержащий воду кремнезем, имеющий изотропное строение (золи, гели, тонкодисперсные порошки) аморфное кварцевое стекло. [c.179]

Кристаллиты не являются просто очень маленькими кристаллами во внутренней части они обладают сравнительно нормальной кристаллической решеткой, обычно отвечающей структуре данного вещества в кристаллическом состоянии (например, тетраэдров ЗЮа в кварцевом стекле и в кристаллах кварца), но по мере приближения к периферии их кристаллическая структура все более и более нарушается и прослойки между кристаллитами обладают уже аморфным строением. [c.156]

Особенно рельефно это обнаруживается при изучении свойств воды, образующейся при конденсации из ненасыщенного пара в узких капиллярах из силикатного или кварцевого стекла. Получающиеся таким путем тонкие слои воды могут обладать более плотной структурой, повышенной вязкостью и в определенных условиях даже довольно значительным модулем сдвига. Для них наблюдается, измененпе коэффициента термического расширения и соответственно изменение температуры, отвечающей максимальной плотности. Такие структуры обладают значительной стойкостью во времени и выдерживают без разрушения нагревание (в запаянных капиллярах). Превращение их в лед может потребовать переохлаждения до —40 или —50 °С. [c.373]

Такие представления первоначально были развиты на основании данных по адсорбции и десорбции газов (паров) эти процессы были проведены на спрессованных и неспрессованных порошках из непористых шаровидных частиц, на непористых образцах кремнезема (кварц и кварцевое стекло) и на силикагелях [72]. В дальнейшем предложенная структура ксерогелей была многократно подтверждена с помощью электронно-микроскопических исследований [73—75]. С точки зрения корпускулярной теории строения скелета ксерогелей спекание катализатора при термопа-ровой обработке можно представить как результат изменения размеров, формы, взаимного расположения и связи первичных частиц, происходящего вследствие переноса вещества этих частиц [75]. Перенос происходит в направлении уменьшения свободной энергии дисперсной системы и приводит к сокращению поверхности, а, следовательно, к увеличению стабильности системы. [c.54]

Электронная структура аморфных атомных веществ представляет собой набор дискретных уровней, разделенных высокими потенциальными барьерами, что определяет локализованное состояние валентных электронов. Не-локализованное состояние электронов проявляется лишь при некоторой крити аеской величине кинетической энергии электрона, когда электрон может совершить термически активированный перескок от исходного локализованного состояния в соседнее локализованное состояние. Для типичных аморфных веществ, таких как кварцевое стекло, величина критической кинетической энергии настолько велика, что такой перескок невозможен и они практически не проводят ток. Аморфные вещества можно рассматривать как в высшей степени сложную совокупность многоатомных молекул и макромолекул, находящихся в твердом состоянии. [c.110]

ЛИТ (см. рис. 13) имеет кубическую решетку, а Р-тридимит (рис. 35) — гексагональную. Между этими структурами такая же разница, как между сфалеритом и вюртцитом. Наиболее плотная модификация SiOa (стишовит) характеризуется необычной для кислородных соединений кремния координацией атомов. Здесь каждый атом кремния окружен не четырьмя, а шестью атомами кислорода. Поэтому структура стишовита образована сочетанием кремиекислородных октаэдров I SiO, ]. Для атомов кислорода в стишовите координационное число 2 сохраняется. В структуре кварцевого стекла, получаемого при охлаждении расплава SiO-2, сохраняются те7раэдриче-ские группировки, характерные для кристаллов (рис. 36, а), ио они соединены беспорядочно с нарушением периодичности (рис. [c.203]

Кварцевое стекло представляет собой переохлажденный расплав двуокиси кремния. Его строение можно схематически представить как пространственную сетку, построенную из структурных. единиц п8Ю4/, (где п=1, 2, 3,. .., Пг) таким образом, что ни в одном направлении нельзя найти периодического расположения атомов или других структурных единиц. Структурные единицы 5104/, связаны между собой кислородными мостиками 81 — О—81, угол связи в которых может менять значение от 90 до 180°. Мы уже знаем, что непериодическая структура может быть одно-, двух- и трехмерной, т. е. иметь вид цепи, сетки или каркаса, которые в той или иной мере деформированы во всех трех направлениях. Уже отсюда видно, что каждая такая структура определенным образом упорядочена. Подчеркнем, что вообще о хаотическом, т. е. совершенно беспорядочном, соединении каких бы то ни было атомов не может быть и речи. На увеличение порядка в расположении атомов при переходе вещества в твердое, хотя и аморфное состояние указывает понижение энтропии на 15—25 кал-моль 1-град 1. Некристаллические тела можно рассматривать как многоатомные молекулы, находящиеся в твердом состоянии. Многие из них — не что иное, как многоядерные комплексы, в которых электронные пары, связывающие соседние группы структурных единиц (ядра), занимают двухцентровые орбитали. [c.118]

Интенсивное облучение частицами высокой энергии может настолько нарущить структуру вещества, что происходит полная его аморфизация, как, например, при обработке кварца потоком нейтронов высокой плотности. Полиэтилен начинает заметно аморфи-зоваться при дозе облучения около 10 Мрад и полностью теряет кристалличность при дозе порядка 10 Мрад. Но интересно, что облучение кварца и кварцевого стекла потоком нейтронов одинаковой [c.142]

Кварцевая посуда. Излелия из кварцевого стекла обладают очень большой термической устойчивостью. Это объясняется ничтожной величиной коэффициента теплового расширения кварца. Кварцевая стеклянная посуда, нагретая до 800°, легко выдерживает внезапное охлаждение при погружении в холодную воду. Кварцевую посуду можно также нагревать до температуры ISOO . Однако при длительном нагревании при 1100—1200 кварцевое стекло постепенно расстекловывается, т. е. принимает кристаллическую структуру, и становится негодным к употреблению. [c.132]

Плотность щелочно-силикатных стекол (силикат-глыбы) личивается по мере повышения концентрации иона-модификатор Ыа+, (уменьшения значения модуля силикат-глыбы). Это по, вышение плотности связано с заполнением полостей в прострац, ственном каркасе 5102. Минимальная плотность характерна кварцевого стекла (2,203 г/см ). Значения плотности стекла прц увеличении силикатного модуля л от 1 до 3 показаны на график( рис. 13, составленном по усредненным значениям, приведенньщ в [9] (при комнатной температуре). Плотность увеличивается 2,203 для чистого кварцевого стекла до 2,566 для стекла, отвечающего составу метасиликата натрия (п=1), причем на кривой зависимости плотности от состава не обнаруживаются характерные точки, отвечающие образованию соединений по диаграмме состояния ЫагО—БЮг. Однако на кривой зависимости удельного объема стекла от состава обнаруживается перегиб, соответствую-щий составу с модулем п = 2 (N320-25102) и характеризующий определенное изменение структуры стекла в этой области. Для калиево-силикатных стекол аналогичный перегиб обнаруживается в области составов, соответствующих тетрасиликату калия. [c.20]

При быстром охлаждении расплавов кварца (/пл=1710°С) получается кварцерое стекло ЗЮг, в котором ближний порядок распределения атомов существует, но дальний порядок, определяющий кристаллическую структуру, не сохраняется. Кварцевое стекло имеет ничтожно малый коэффициент теплового расширения (к.т.р.), поэтому легко переносит смену температур, является изолятором, пропускает почти полностью ультрафиолетовое излучение (кварцевая оп- [c.434]

Производство отлитых в форме изделий из чистого прозрачного кварцевого стекла влечет за собой решение двух проблем а) синтезирование такого типа силикагеля, который не растрескивался бы при высушивании, и б) затвердевание изделия из промытого и высушенного силикагеля без возможного процесса расстекловывания. Шоуп и др. (см. лит. к гл. 2 [96, 97]) решили эту проблему посредством использования совместимого раствора, состоящего из растворимого силиката (калия) и коллоидного кремнезема с высоким содержанием ЗЮг. При формовании С добавлением однородно распределенного подкисляющего реагента (формамида) силикагель становится чрезвычайно прочным вследствие высокого содержания кремнезема и очень тонкопористой структуры. После промывания кислотой с целью удаления щелочного металла отформованное изделие из силикагеля высушивалось и спекалось при 1350°С. Затвердевание протекало быстро, сопровождаясь однородной объемной усадкой силикагеля, так что получалось конечное, сохранившее форму изделие из прозрачного плавленого кварцевого стекла. [c.754]

Рассмотрим самый простой пример — растворение твердого реагента. Утверждение, что скорость данного процесса прямо пропорциональна свободной поверхности твердого тела, не совсем точно отражает действительность. Помимо зависимости от значения свободной поверхности, скорость растворения определяется еще и характеристикой поверхности, способом щ)иготовления дисперсного порошка, структурой вещества и рядом других параметров процесса. Например, считается, что скорость растворения кремнезема в плавиковой кислоте определяется скоростью реакции ЗЮг + НР, которая является функцией состояния кремнезема. Для кристаллического кварца скорость реакции будет минимальной, для кварцевого стекла — средней, для аморфного кремнезема, осажденного из раствора, — выше средней и для рентгено-аморфного кварца, полученного сверхтонким измельчением, — максимальной. [c.810]

Для практики при изготовлении материалов и изделий, содержащих много кремнезема (динасовые и алюмосиликатные огнеупоры, кварцевое стекло), весьма важны изменения объема, происходящие при переходе одних модификаций Si02 в другие значительные изменения объема при термической обработке изделий могут привести к их растрескиванию и порче. С этой точки зрения наиболее выгодной структурой является триди-митная, т. к. для нее характерно минимальное объемное расширение при переходе одной модификации в другую по сравнению с кварцем и кристобаллитом. [c.356]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология