Переохлаждение силикатов

Одна из главных причин переохлаждения силикатов заключается в быстром возрастании вязкости при охлаждении из расплава. С другой стороны, при повышении температуры переохлажденный расплав, т. е. стекло, кристаллизуется выше интервала размягчения, тогда как при более низких температурах то же вещество представляет собой типичное твердое тело. При повышенных температурах, как следствие возрастания энергии атомных колебаний, повышается их подвижность. Тамман это- явление назвал, хотя сначала и в несколько другом смысле, повышением атомного обмена местами . Быстрое понижение вязкости в интервале А1 размягчения стекла выражается в ускоренном спадении этой кривой, но вблизи точки плавления оно несколько задерживается (фиг. 395) (см. А. II, [c.374]

Жидкость Бернала — имеет структуру того кристалла, из которого она образовалась при плавлении. Переход кристаллов в жидкость происходит без разрыва связей, в результате постепенного преодоления сил сцепления. Жидкость лишена дефектов , разрывов и дырок . Она обнаруживает лишь незначительные отклонения от геометрии кристалла, из которого образовалась. Вблизи точки плавления обладает большой вязкостью. При переохлаждении легко образует стекла. К данному типу жидкости относятся многие расплавы силикатов и большинство стеклообразующих силикатных расплавов. Это свидетельствует о том, что аналогия в строении расплавленных и кристаллических силикатов очень велика. [c.183]

Промышленные силикаты. Стекло. Ситаллы. Одной из важнейших отраслей силикатной промышленности является производство стекол. Стеклообразное состояние возникает при переохлаждении жидких расплавов. Вещества в стеклообразном состоянии отличаются от кристаллов прежде всего изотропностью (т. е. отсутствием векториальности свойств) они не обладают определенной температурой плавления, а в процессе нагревания размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние. [c.118]

При понижении температуры плотность жидкостей растет, молекулы сближаются и возрастает энергия межмолекулярного взаимо- действия при вполне определенном значении температуры (температура кристаллизации или плавления) вещество переходит в твердое состояние, которое характеризуется упорядоченным расположением частиц в пространстве — кристаллическим строением. Для зарождения кристаллов необходимы некоторые условия переохлаждение жидкости ниже температуры плавления (доли градусов), появление субмикроскопических центров кристаллизации — зародышей выше критических размеров, которые, постепенно увеличиваясь, превращают жидкость в кристаллическую массу (центрами кристаллизации могут явиться и твердые частицы примесей). Кристаллизация протекает с выделением энергии, но менее значительным, чем при конденсации. Процессом кристаллизации можно управлять, и этим. пользуются в технологии, получая мелкокристаллические или крупнокристаллические структуры, а также выращивая монокристаллы. При очень большом переохлаждении жидкости с большой вязкостью (кремнезем, силикаты и алюмосиликаты) могут перейти в стекловидное состояние, в котором сохраняется неупорядоченная структура. Этим, например, пользуются при изготовлении стекол или ситаллов (частично закристаллизованное стекло) [c.94]

К числу силикатных материалов, имеющих важное применение, относятся стекло, фарфор, глазури, эмали и цемент. Обычное стекло представляет собой смесь силикатов в состоянии переохлажденной жидкости. Его получают сплавлением смеси карбоната натрия (или сульфата натрия), известняка и песка, обычно с некоторым количеством битого стекла того же состава, служащего флюсом. После того как поднимутся все пузырьки газа, прозрачный расплав выливают в формы или [c.534]

Заметим, что вещества с низкими значениями а (например, металлы) кристаллизуются уже при малых значениях — Т . Наоборот, вещества с высокими значениями а (например, силикаты) требуют большого переохлаждения и могут вообще не закристаллизоваться, образуя аморфные тела. [c.685]

Одной из самых характерных особенностей силикатных систем является трудность установления в этих системах истинных равновесий и способность силикатов к переходу и сохранению неравновесных (метастабильных) состояний. Одной из причин склонности силикатов к переходу в неравновесное состояние является, в частности, большая вязкость силикатных расплавов, что обусловливает небольшую скорость процесса диффузии и слабую кристаллизационную способность (исключение составляют некоторые силикаты с избытком основных оксидов, которые обладают достаточно хорошей кристаллизационной способностью). Вследствие этого силикатные расплавы весьма склонны к переохлаждению и фиксации в метастабильном стеклообразном состоянии. [c.201]

Статический метод или метод отжига и закалки. В системах, отличающихся малой скоростью протекающих в них реакций (к числу этих систем относится большинство силикатов), только статический метод термического анализа дает совершенно надежные результаты. Применение его позволяет исключить влияние весьма обычных в силикатных системах явлений переохлаждения. Высокая вязкость силикатных расплавов сильно замедляет процессы кристаллизации и в результате они нередко осуществляются при температурах, лежащих значительно ниже истинной -температуры действительного равновесия между кристаллами и жидкостью. [c.144]

Это разложение протекает с большой скоростью лишь в области температур вблизи 1250° при более низких температурах скорость распада трехкальциевого силиката практически ничтожна, и последний может существовать в течение очень длительного времени в таком неустойчивом, переохлажденном состоянии, например в составе портландцемента, в котором он является наиболее существенной составляющей, обеспечивающей цементам высокую гидравлическую активность. [c.262]

К числу силикатных материалов, имеющих важное применение, относятся стекло, фарфор, глазури, эмали и цемент. Обычное стекло представляет собой смесь силикатов в состоянии переохлажденной жидкости. Его получают сплавлением смеси карбоната натрия (или сульфата натрия), известняка и песка, обычно с некоторым количеством битого стекла того же состава, служащего флюсом. После того как поднимутся все пузырьки газа, прозрачный расплав выливают в формы или штампуют из него стеклянные изделия из вязкой стеклянной массы выдувают пустотелые изделия, такие, как бутылки и другие сосуды. Зеркальное стекло получают, разливая жидкое стекло на плоский стол и прокатывая его в листы. Полученные листы затем полируют с обеих сторон. В без-осколочном стекле между двумя листами стекла вводят прокладку из вязкого и прочного пластика. [c.565]

Если сравнить текст второго (немецкого) издания с третьим (американским) изданием, то станут очевидными многие изменения в расположении материала изложение стало более сжатым и существенно улучшена система разбивки на параграфы. Одно из главных отличий состоит в систематическом рассмотрении систем глина —вода как коллоидно-силикатных кроме того, изменения в обожженных глинах в тесной связи с твердофазовыми реакциями даны в ином освещении. Гидравлическим цементам уже не посвящена самостоятельная технологическая глава они рассматриваются в органическом единстве с реакциями керамического обжига и спекания. Далее следуьэт реакции стекловарения, когда температура поднимается от спекания до точки образования фазы гомогенного расплава стекло и щлаки рассматриваются как единое целое. Явления кристаллизации рассматриваются как изменения в переохлажденных силикат яых жидкостях, переходящих к стабильному состоянию. Заканчивается книга возвратом к исходному пунр ту — изучением стабильных кристаллических фаз. Я надеюсь, что читатель оценит это изменение в расположении материала, которое придает всей книге логическую стройность. Технология силикатных систем, по мнению автора, не. должна была входить в рамки книги, поскольку тема- [c.8]

Стекловидная фаза — переохлажденный расплав — обычно присутствует в клинкере в количестве 5—12 %. Оиа содержит в своем составе невыкристаллизовавшиеся ферриты, алюминаты, двухкаль-пиевый силикат, щелочные соединения и значительную часть оксида магния, находящегося в клинкере. [c.86]

Стекла представляют собой прозрачный аморфный материал, получаемый переохлаждением расплавленных силикатов. Стекла можно рассматривать как переохлажденную жидкость. В присутствии катализаторов при термической обработке затвердевшее стекло кристаллизуется и превраш,ается в ситалл. Ситаллы обладают высокой прочностью, твердостью, химической и термической устойчивостью. Применяются для изготовления авиационного стекла и других изделий (реактивная техника). Шлакосщал-лы, получаемые кристаллизацией расплавленных шлаков, а так- [c.233]

В качестве индикаторного электрода часто используется так называемый стеклянный электрод. Он представляет собой тонкостенный стеклянный шарик, внутри которого помещен электрод сравнения, например хлорсеребряный. Стекло является переохлажденным раствором силикатов, содержащим катионы щелочных металлов и анионы типа 510з . Стеклянный шарик предварительно выдерживается в крепком растворе кислоты, где происходит обмен катионами между стеклом и раствором и стекло насыщается ионами водорода. При определении pH в исследуемый раствор опускается стеклянный электрод и еще один электрод сравнения. В результате образуется следующая цепь [c.247]

На диаграмме указана нижняя граница устойчивости трехкальциевого силиката 1250 С. Вблизи этой температуры разложение протекает сравнительно медленно, но при 1150—1200° С с большой скоростью при более низких температурах скорость распада очень мала, в результате чего в сухой среде aaSiO, может существовать длительное время в неустойчивом переохлажденном состоянии. Трехкальциевый силикат является одной из основных составляющих портланд-цементного клинкера, обеспечивающей цементам высокую гидравлическую активность. Неустойчивое состояние характеризуется повышенным запасом энергии, что и обусловливает высокую гидравлическую активность. ajSiOg. [c.107]

В силикатах имеет важное значение и другой вид превращений, при котором происходит переход от неустойчивой (метастабильной) модификации в устойчивую он совершается только в одном направлении. Такие процессы необратимы и называются монотроп-ными. Протекающий при этом процесс соответствует процессу кристаллизации в переохлажденном расплаве. Однако монотроп-ная неустойчивая модификация а часто удерживается при нормальных температурах в течение неопределенно длительного времени. Для превращения этой модификации в устойчивую а-кристаллическую форму необходимо, чтобы в каком-то месте структуры, где возможен эффективный обмен местами, была достигнута критическая температура, выше которой неустойчивая кристаллическая модификация начала бы превращаться в устойчивую кристаллическую форму. С повышением температуры скорость превращения постепенно увеличивается. Монотропный переход а - а никогда не происходит самопроизвольно. [c.114]

Стекло представляет собой переохлажденную жидкость — раствор различных силикатов. Исследование структуры стекол с помощью рентгеновых лучей показало, что стекло представляет собой сетку, построенную из кремнийкислородных цепочек (рис. 7). Пустоты в трехмерном скелете заняты катионами щелочных металлов, которые удерживаются электростатическими полями соседних ионов (Кислорода. Катионы, находящиеся в пустотах рещетки, могут обратимо замещаться без нарушения структуры решетки. [c.18]

Стекж). Стекло — это смесь силикатов в стеклообразном состоянии. Такое состояние возникает при переохлаждении жидких расплавов силикатов. Вещества в стеклообразном состоянии не имеют определенной температуры плавления и при нагревании медленно размягчаются и постепенно переходят в жидкое состояние. Состав обычного оконного стекла и стеклянной посуды примерно выражается формулой NajO- СаО- GSiO . [c.270]

Отвлечемся на время от конкретного примера с тем, чтобы вернуться к нему после более подробного обсуждения вопроса о влиянии процессов сорбции на результаты химического анализа. Вспомним прежде всего, что стекло представляет собой особый, переохлажденный, очень вязкий расплав окислов кремния, алюминия, иатрия, кальция и некоторых других элементов. Внутренняя структура стекол неоднородна. Она характеризуется наличием участков с упорядоченной кристаллической решеткой силикатов и относительно разупорядочен-ных участков, похожих по структуре на растворы. Связь ионов щелочных металлов с анионной матрицей стекол носит преимущественно ионный — электростатический характер. Отсюда вытекает возможность обмена таких ионов, как N3+ и К+, находящихся на поверхности стекла, на катионы из раствора. Стекло является своеобразным нрнообменником, на чем основано, в частности, исполь-дрванне стеклянных электродов для измерения активностей и концентраций ионов водорода, щелочных и щелочноземельных металлов. [c.61]

Стекло представляет собой переохлажденный аморфный сплав смеси силикатов и окислов металлов, обладающий механическими свойствами твердых тел. В состав стекла входят различные окислы Si02, являющийся его основой, а также В2О3, AI2O3, КагО, К2О, СаО, ВаО, МпО, MgO, РегОз и др. Эти окислы содержатся в стекле в различных количествах и соотношениях, определяя его термическую устойчивость (устойчивость к резкому нагреванию и охлаждению), химическую устойчивость (способность в минимальной степени реагировать с помещенными в тару растворами), прозрачность и др. Химическая устойчивость тарного стекла для аптечных учреждений имеет важное значение в отличие от стекла, применяемого в пищевой промышленности. От того, насколько химически устойчива аптечная стеклянная тара, определяется химическая и зависящая от нее физическая устойчивость (сохранность) лекарств, помещенных в эту тару. [c.77]

Образование структур с отдельными тетраэдрами [8164] (с единичным островным расположением) и полимеризация более сложных форм, цепочек, дву- и трехмерных сеток тесно связаны с физико-химическими условиями самого процесса кристаллизации. Совершенно очевидно, что в процессе дифференциации магматических расплавов ранние кристаллические выделения обогащены силикатами с единичными тетраэдрами [8104], образующими в структуре острова , — оливинами. При понижений температуры, из-за избытка катионов в расплаве, число имеющихся анионов кислорода оказывается недостаточным для насыщения всех катионов. В результате несколько тетраэдров объединяются в структурную единицу при помрщи образующихся кислородных мостиков. Таким образом, при понижении температуры развиваются цепочечные структуры пироксенов или амфиболов, а также образуются двумерные сетки слюд и- родственных им минералов. Наконец, возникают каркасы кремнезема и при участии ионов А1 + -т- каркасы типичных алюмосиликатов. Вполне возможно, что при быстром падении температуры в этих трехмерных аранжировках скорость атомных перераспределений становится слишком малой для образования правильной крйсталлической формы. Так именно и образуются неполностью упорядоченные каркасы, характерные для структур переохлажденных стекол Их переходом в твердое состояние заканчивается магматический процёсс образования горных пород из расплавов. [c.22]

Весьма быстрое возрастание вязкости, по мере того как температура силикатного расплава, понижаясь, проходит через точку его затвердевания ( ликвидус ) — основная причина видимой устойчивости стеклообразного, т. е. переохлажденного, состояния. Быстрое охлаждение жидкости (закалка) вызывает возрастание вязкости, которое препятствует возникновению правильной ориентировки ионов, атомов и групп атомов и образованию /мелких силикатных кристаллов (центров), представляющих собой начальную стадию роста кристаллов. Силикаты, таким образом, резко отличаются от большинства мёталлов и расплавленных солей, которые вследствие большой подвижности атомов и ионов при температуре затвердевания весьма трудно перевести посредством быстрого охлаждения в переохлажденное состояние. [c.90]

Стекла обычно определяются как переохлажденные жидкости. Быстрая закалка расплавленных силикатов, алюмосиликатов, боратов, метафосфатов и многих органических соединений приводит к образованию сравнительно устойчивых переохлажденных расплавов. Тамман в своих классических опытах исследовал физико-химические свойства переохлажденных расплавов, характеризующихся высокой вязкостью и упругой деформацией. Стекла во многих отношениях подобны по своим механическим свойствам типичным твердым телам, т. е. кристаллическим веществам. Между ними имеются, однако, отчетливые различия для стекол характерно отсутствие физической анизотропии и определенных постоянных точек плавления. На отсутствие резких явлений плавления в стеклах уже давно указывал Хитторф (Ш82 ) в связи с стеклообразной модификацией селена, в которой во время размягчения не было обнаружено никаких термических эффектов, отвечающих выделению теплоты плаЕления крис-та.члическими веществами. [c.182]

Соответствующие реакции объясняют миграцию меди и образование медного блеска. Цшиммер подчеркивал промышленную ценность серебряных стекол, в которых обнаружено типичное явление развития цвета . Бло и Стоуп исследовали зависимость этого процесса от времени и температуры, сходного с ростом кристаллов в переохлажденных расплавах . К значительно более сложной проблеме относится строение медных рубиновых стекол, т. е. следует решить вопрос, что служит дисперсно-коллоидной окрашивающей фазой —.металлическая медь или окись меди СигО, или же образуется интенсивно окрашенный медный силикат. Аналогия между оптическими свойствами медного рубинового стекла и коллоидными медными гидрозолями, полученными по способу Паала, почти. полная . Однако Бейерсдорфер [c.268]

В статическом методе используется свойство силикатов сохранять аморфное состояние после плавления и быстрой закалки. Согласно термодинамической теории, тепловой запас кристаллической фазы увеличивается на величину теплоты плавления при установлении равновесия, причем в температурной функции те-плотосодержания наблюдается резкий перегиб. В точке плавления кривые удельного объема и вязкости также резко прерываются, что вызывается переходом вещества от правильной кристаллической структу])ы к хаотичному состоянию изотропной жидкости. Однако при переохлаждении, при переходе к более низким температурам кривые всех этих свойств проходят через точку [c.374]

Переохлаждению противостоит обратное неравновесное явление — перегревание, обусловленное переходом температуры нагревания за точку плавления. Оно наблюдается только в силикатах и легко определяется по оптической анизотропии кристаллической фазы, нагретой до температуры выше точки плавления . Высокая вязкость жидкости при температуре равновесия — наиболее важный фактор, обеспечивающий это типичное неравновесное состояние. Оно отчетливее проявляется в тех силикатах, расплавы которых имеют наиболее высокую вязкость, как это подтвердили Дей, Аллен и Иддингс в своих исследованиях щелочных полевых шпатов и кварца. Альбит, с точкой плавления около 1Ч00°С, можно перегреть на 1Э0°С во время нагревания до 12бО°С в течение нескольких часов наблюдается лишь медленное, заторможенное плавление в виде постепенных образований изотропных участков среди остаточных анизотропных кристаллов. Чрезвычайно высокую вязкость альбита и ортоклаза в перегретом состоянии весьма убедительно можно продемонстрировать на следующем опыте образцы в форме параллелепипедов лежат свободно у отверстия платинового тигля, нагреваемого в течение трех часов до 1200— 1225°С. При [c.375]

Особого рода эффекты, вызывающие в расплавах образование центров кристаллизации, производят вещества, имеющие ту же структуру, что п переохлажденная фаза. Кальцит изоморфен азотнокислому натрию, арагонит — азотнокислому калию мелкие зерна обеих модификаций карбоната кальция вызывают сильное изоморфное образование центров в расплавах соответствующих азотнокислых соединений (об изоморфном или изоструктурном срастании см. А. I, 11113). Таким же точно образом, как показали Морган и Хаммел можно вырастить фенакит Ве25Ю4, который нелегко получить из смеси чистых окислов, и вызвать изоморфную кристаллизацию виллемита 2п 5Ю4. Добавки в количестве 0,2—2% вполне достаточно для возбуждения кристаллизации силиката бериллия. Явление изоструктурной прививки можно использовать в обширной области структурных отношен ай в целях синтезирования. [c.378]

Эльснер фон Тронов рассматривал проблему образования стекла в портланд-цементных клинкерах с точки зрения природы стеклообразного состояния и закономерностей кристаллизации стекла, обнаруженных Тамманом (см. В. I, 24 и ниже). Ослабление внутренних натяжений уменьшает стабильность клинкера сильнее, чем объемный эффект при превращении р->- -дву-кальпиевого силиката. Повышенная реакционная способность переохлажденного, т. е. стеклообразного вещества в клинкере, объясняется подобным же образом. Вопреки общему мнению, при обжиге в шахтной печи не обязательно должен образовываться клинкер низкого качества, если режим обжига и охлаждения хорошо контролируются. Пользуясь методом Таммана (см. А. II,. 40), Эльснер фон Тронов определил температуру (равную 620 20°С), при которой стекло в клинкере становится хрупким (для обычного стекла эта температура составляет 400- 50°С см. А. II, 255 и 256). Темпе- [c.776]

Кристаллизация трехкальциевого силиката. Процесс кристаллизации расплава с выделением новой фазы (например, 3S) про ходит последовательно три основные стадии 1) пересыщение жидкой фазы соответствующими окислами, 2) образование центров кристаллизации, 3) рост кристаллов. Пересыщение расплава в клинкере достигается растворением в нем несовершенных кристаллов 2S, СаО и других фаз или переохлаждением насыщенной жидкой фазы. Процесс образования центров кристаллизации 3S может быть самопроизвольным (гомогенным) или принудительным (гетерогенным). В первом случае в расплаве возникают скопления ионов a + и SiO t (сиботаксические группы, ассоциаты) в результате их соударений друг с другом. Размер этих группировок ионов является функцией температуры при понижении температуры величина скоплений возрастает. При достижении ими определенной для каждого данного случая величины и устойчивости в расплаве 198 [c.198]

Стекло представляет собой переохлажденную жидкость — раствор различных силикатов. В наиболее простом случае это соль, состоящая из катионов металла и анионов типа 510з. Вода, смачивающая стекло, адсорбируется его поверхностью, гидратируя анионы кремневой кислоты. [c.294]

В стеклах данной системы в области температур 900—1100° метастабильно кристаллизуется двухкальциевый силикат и ранкинит с последующим выделением равновесных фаз — геленита и воляастонита. С увеличением потенциальной концентрации основной фазы и степени переохлаждения линейная скорость кристаллизации этой фазы быстро увеличивается, у стекла эвтектического состава она наименьшая. [c.78]

Материалами, склонными к переохлаждению и переходу в стеклообра.зное состояние, являются гл. обр. силикаты, бораты, фосфаты. Наибольшее рас-иространение нолучили силикатные С., представляющие собой неопределенное химич. соединение кремнезема с др. окислами. [c.514]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология