Связи в силикатных стеклах, ионные

Это уравнение показывает, что течение стекла определяется разрыхлением связей Si — О — Si, если для иона кислорода доступны две возможные позиции. Величина, заключенная в скобках, представляет изменение ионной конфигурации с изменением температуры. Такое уравнение очень точно удовлетворяется в случае вязкости воды, структура которой подобна структуре силикатного стекла (см. А. П, 202 и 254). [c.117]

С )остом температуры синтеза исходного расплава в силикатном стекле снижается количество типов кремнекислородных группировок. Это происходит вследствие разрушения образовавшихся при твердофазовых реакциях группировок с повышенной долей ионных связей (островные, кольцевые, цепочные структуры) благодаря сдвигу равновесия в сторону образования более сложных и термодинамически более устойчивых комплексов слоистого и каркасного строения. [c.201]

Приведенная на рис. Х-61 схема структуры натрий-силикатного стекла дает представление о размещении в решетке металлических ионов они без какой-либо четкой последовательности располагаются в пустотах силикатной сетки. Так как в этой сетке нет строго закономерного повторения структурных элементов, отдельные ее связи характеризуются неодинаковой прочностью. Поэтому стекло, в противоположность кристаллу, не обладает определенной температурой плавления, а в процессе нагревания размягчается постепенно. По неорганическим стеклообразующим системам имеется монография . [c.598]

Основные научные работы относятся к химии кремния. Исследовал системы, содержащие связь кремний — кислород (силикатные стекла, кремнийорганические соединения). Выявил (1935) функцию ионов щелочных металлов в стеклянных электродах. Внес (1950— [c.294]

Электропроводность метасиликата натрия примерно в 10 раз больше электропроводности метасиликата свинца. Замещение РЬО и КагО в стеклах этого разреза вызывает при высоких температурах относительно малые изменения вязкости электропроводность в тех же условиях значительно возрастает. Это еще раз подчеркивает, что природа вязкости силикатных расплавов определяется характером взаимодействия молекул 5102, в то время как связаны с изменениями ионного и [c.334]

В полимерах первых двух видов, например в силикатных стеклах, полимерной сере, черном фосфоре, макромолекулы могут быть связаны между собой слабыми силами Ван-дер-Ваальса, водородными или ионными связями. В трехмерных полимерах все макромолекулы соединены между собой прочными ковалентными или координационными связями и образуют единую полимерную сетку при регулярном упорядоченном расположении макромолекул некоторых веществ образуются полимерные кристаллы, например графит, слюда, а при неупорядоченном — аморфные, например стекло. [c.12]

Это объясняется тем, что даже в отсутствие электрического поля легко подвижный катион малого размера (натрий) может мигрировать на поверхность вследствие сил, развиваемых поверхностным натяжением [128], так как щелочные катионы удерживаются в силикатной структуре сравнительно слабыми связями. Слабо связанные ионы щелочных металлов при повышении температуры могут преодолевать за счет энергии теплового движения потенциальный барьер (местную связь, соединяющую их в сравнительно стабильную при низких температурах решетку стекла) и перемещаться на значительные расстояния, доходящие до 10 атомных расстояний [129]. [c.322]

Приведенный краткий обзор богатейшего материала по изучению стеклообразного состояния дает достаточное обоснование его основных особенностей — ионной природы и структурной микронеоднородности. Кроме того, следует считаться с существованием сетки, или сложных группировок атомов, скрепленных не только электростатическими, но и жесткими ковалентными связями. Необходимо также учесть возможность электронной проводимости. Таким образом, силикатные стекла своеобразно сочетают в себе черты электролитов, полимеров и полупроводников. Как будет видно из дальнейшего, эти особенности сохраняются и в жидких шлаках. [c.131]

Как уже отмечалось, селективность к ионам щелочных металлов связана с присутствием в структуре стекла оксидов трехвалентных металлов. Захариазен [450] установил, что силикатное стекло имеет неупорядоченную сетчатую структуру, в которой каждый атом кремния находится в центре тетраэдра, образованного атомами кислорода. Плоскостную схему такой структуры можно изобразить следующим образом [c.190]

Результат взаимодействия растворов солей кальция с жидким стеклом заключается в коагуляции силикатного раствора. Состав выпавшего аморфного осадка существенно зависит от того, что к чему приливали, от интенсивности перемешивания, от концентрации используемых растворов, от pH образовавшейся реакционной смеси и может включать в себя как гидроокиси кремнезема и кальция, так и силикаты кальция с захваченными ионами хлора. Такой характер взаимодействия наблюдается с большинством солей двухвалентных металлов. О нем очень часто говорят как о соосаждении гидроокисей металла и кремния, об адсорбции гидроокиси металла на коллоидном кремнеземе или, наоборот, об осаждении кремнезема на окислах и гидроокисях металлов. В очень разбавленных растворах с pH=8- 10 взаимодействие реагентов может проявляться в виде опалесценции, появляющейся через часы или сутки после смешения растворов. Присутствуя в малых концентрациях, ионы двухвалентных металлов, и в частности ионы кальция, вызывают флокуляцию коллоидных форм кремнезема из слабощелочных растворов за счет образования связей =81—О—Са—О—=, но если ионы кальция предварительно переведены в растворимые хелатные формы, то осаждение кремнезема не происходит [2]. [c.116]

К диэлектрикам относятся некоторые простые вещества (алмаз), подавляющее большинство органических соединений, керамические материалы, слюда, силикатные стекла и др. Особо важное значение имеют полимерные материалы как диэлектрики, используемые в качестве хороших изоляторов (см. гл. XIII). К газообразным диэлектрикам относятся N5., ЗРе и др. В состав диэлектриков могут входить атомы металлических элементов, но атомы неметаллов входят обязательно, так как без них не существуют прочные ковалентные, ионные или ионно-ковалентные связи между атомами. Таких связей нет только в ожиженных и закристаллизованных газах нулевой группы элементов периодической системы, которые также обладают свойствами диэлектриков. [c.232]

При погружении стекла в кислый раствор часть ионов Ыа+ из стекла переходит в раствор, а их места занимают Н+-И0НЫ, которые вместе с силикатными ионами стекла образуют более или менее диссоциированные силикатные или алюмосиликатные кислоты. Таким образом, изменяется состав поверхностного слоя стекла. Обмен Ыа+-ионов и Н+-И0Н0В идет до установления некоторого равновесия между стеклом и раствором. Положение равновесия, очевидно, зависит от концентрации этих ионов, а также от прочности их связи в стекле и в растворе. В концентрированных водных растворах сильных [c.201]

Основываясь на концепциях Захариасена и Уоррена и логически их развивая, Дитцель в своих исследованиях применил те же принципы при изучений влияния строения стекла на ионные цветные индикаторы (см. Е. I, lie и ниже). Не только пространственные геометрические факторы, управляющие размещением катионов в анионном каркасе стекла, определяют его свойства, но главным образом здесь существенную роль играет сила электростатического поля посторонних катионов, если считать, что в силикатных стеклах главным образом существуют ионные связи . Каждый катион стремится войти в координацию с таким числом анионов кислорода, которое отвечает его собственному электростатическому заряду и его радиусу, и образовать группу ROn]. Определение силы поля в стеклах аналогично вычислению энергии структуры произведение ге/г (где г — валентность, е — электростатическая единица количества электричества, г — ионный радиус) или произведение ге/а (где а — расстояние между катионом и анионом) имеет в этой теории основное значение. С помощью этих величин и особенно величин силы притяжения (2zja ), расположенных в порядке возрастания числовых значений, Дитцель получил превосходную сводку физико-химических свойств рассмотренных им стекол, в зависимости от их строения. Гомогенные однофазные расплавы щелочных силикатных стекол были противопоставлены расплавам щелочноземельных силикатов с избытком кремнекислоты, имеющим тенденцию к расслоению. Этот факт, очевидно, обусловлен малой величиной притяжения между кислородом и их щелочными ионами [c.173]

Согласно Дитцелю з, ионная структура стекла определяет также термическое расширение вплоть до интервала превращения и даже после него (см. ниже). Химическая стойкость против коррозии также диктуется строением стекла. Вообще говоря, коэффициент при низких температурах тем меньше, чем больше сила поля 2/д2 щелочного катиона. В кал1иевых силикатных стеклах расширение зависит от низкой силы связи между ионами калия и кислорода. Следовательно, катионы калия, находящиеся в каркасе более свободны и более подвержены колебаниям под действием тепловой энергии, чем катионы в силикатных стеклах, содержащих натрий и литий, структура которых сильнее связана электростатически.м притяжением. Дитцель подтвердил, что при высоких температурах коэффициент расширения натриево-силикатных стекол, при рассмотрении в зависимости от концентрации окиси натрия, перестает увеличиваться при содержании НагО выше 25 мол. %. Для калиевых стекол соответствующая предельная концентрация достигается при 20 мол. % КгО в литиевых же стеклах этот предел не достигается даже при 32 мол. % ЫгО. Эти предельные значения соответствуют стереометрическим условиям, которые характеризуются непрерывным разрыхлением каркаса и при указанных значениях — взаимным соприкосновением кислородных полиэдров катионов. Соответствующий низкотемпературный эффект цри этом исключается. Щелочная экстракция стекол также ограничена предельными значениями кон- [c.175]

Соверщенно аналогичную структуру имеют свинцово-силикатные стекла, изученные Бэром , который также установил два рода ионов кислорода одни из них связаны с двумя ионами кремния, другие — с одним ионом кремния и одним ионом свинца. Ионы свинца погружены в полости структуры. Согласно с правилами Захариасена, Уоррен определил также структуры стеклообразной двуокиси германия и фтористого бериллия как тетраэдрические вязи из координационных групп [Се04] и [ Вер4]. [c.176]

Несколько позже Уоррен и Лоринг в результате своих исследований рассчитали рентгенограммы для натриево-силикатных стекол. Согласно общему выводу, строение этих стекол вполне согласуется с теорией каркаса или пространственной связи. В то время как в структуре чистого силикатного стекла присутствуют только тетраэдры [8104] с характерным обобществлением анионов кислорода двумя соседними ионами кремния, связи в структуре натриево-аили,катных стекол распределены таким образом, что катионы натрия связаны с тем же числом анионов кислорода, причем каждый ион [c.176]

Касаясь влияния химического состава стекла на его проводимость. Смекал рассмотрел результаты исследований Гельхоффа и Томаса. Добавление извести в натриево-силикатное стекло должно повышать силу связи В. Наблюдается добавочное действие внутреннего растрескивания , например в калиево-свинцовых силикатных стеклах, которое проявляется в быстром увеличении фактора А, в то время как свободная энергия Е в уравнении Смекала с увеличением содержания калия почти не меняется. Эти явления тесно связаны с увеличением химической коррозии, как это видно из данных Фулда. При замещении ионов натрия ионами калия (об экспериментах Лендьела см. Е. I, ЫЗ) свободная энергия в стекле увеличивается с другой стороны, при замене ионами лития она уменьшается. Введение двувалентных катионов вновь вызывает значительное увеличение энергии (см. Е. I, П4). Теория структурных дефектов Смекала может объяснить влияние внутренних напряжений на проводимость внутренние напряжения увеличивают проводимость, деформируя ионы, что вызывает уменьшение свободной энергии Е. При длительном электролизе может наступить уменьшение проводимости, обусловленное замещением деформированных ионов дополнительно введенными ионами, обладающими большой энергией связи. Смекал объяснил экспериментальные результаты, полученные Куитнером [c.886]

Органические и неорганические иониты нерастворимы в воде. Оки представляют собой трехмерный каркас, в который включены несущие заряд группы атомов, называемые потенциалопределяю-щими ионами. Иокы противоположного знака называют противо-ио ами. Они связаны с потенциалопределяющими ионами каркаса электростатическими силами, а потому способны к обмену на другие ионы. Так, структуру стекла составляет трехмерная сетка кремнекислородных (силикатных) ионов. В пустотах этой трехмерной кремнекислородной решетки находятся катионы щелочных или щелочноземельных металлоа, удерживаемые электростатическими сила -, и и способные к обмену на другие катионы (в частности, на ионы водорода). [c.324]

ИЗ них определенные химические соединения проявляются гораздо отчетливее, чем в натриевой системе, а в натриевой отчетливее, чем в литиевой. Это, повидимому, связано с эффективными размерами ионов Ма и К. Первые из этих ионов, обладая малыми размерами, вызывают значительно меньшее экранируюш ее действие в отношении кремнекислородных связей, чем большие по своему объему иопы калия. В соответствии с этим связи кремнекисл ороднох сетки в. литиево-силикатных стеклах оказывают преобладаюш ее влияние и до некоторой стенени подавляют собой прочие химические связи. В калиевосиликатной системе носледние связи способны выявиться отчетливее благодаря более ослабленным, из-за экранирующего действия больших ионов калия, связям кремнекислородной сетки. [c.315]

Водородные связи также ответственны за адгезию при склеивании полиамидов со стеклом [227]. Связи образуются между свободными ОН-группами на поверхности силикатных материалов и группами СО амида, причем с низкомолекулярными амидами образуются более слабые связи, чем с высокомолекулярными. Характерно, что водородные связи амидов с ОН-группами стекла сильнее связей между стеклом и водой, что должно обеспечивать повышенную водостойкость соединений. Алифатические полиамиды, содержащие небольшие добавки лактамов и других компонентов, могут применяться в качестве клея для хромированной стали благодаря образованию внутрикомплексного соединения между клеем и ионами хрома [228]. Ионные связи, так же как и дипольные, считаются ответственными за прочность большого числа соединений полимеров с металлами [2, 229]. Ион-дипольное взаимодействие поливинилбутираля с различными металлами для единичных связей меняется незначительно (от 0,5 до 9%) [233]. [c.35]

Также изучена 1811 устойчивость водоотталкивающих кремнийорганических покрытий в гидротермальных условиях. В среде водяного пара при повышенном давлении гидрофобная поверхностная полиорганилсилоксановая пленка подвергается гидролитической деструкции, протекающей с разрывом связей 51 —О [82, 83]. Протекание процесса гидролиза в значительной степени зависит от природы подложки и возможности растворения некоторых ее составляющих в конденсате, осаждающемся на поверхности и в порах образца. Например, при действии пара на щелочные силикатные стекла происходит их выщелачивание — обмен катионов щелочных или других металлов на ион Н+ или Н2О по схеме [c.90]

Стекла в твердом состоянии являются аморфными, и их рассматривают как переохлажденные жидкости. В них нет дальнего Порядка, т. е. обычной кристаллической структуры, но сохраняется ближний порядок. Электрическая проводимость стекол невелика и возрастает с температурой. Силикатные стекла обладают унипо-.пярной катнонней проводимостью это связано с тем, что в стеклах ионы SiOa" образуют неподвижный анионный остов, а катионы, находящиеся между ними, более подвижны и под влиянием разности потенциалов получают направленное двил<ение. [c.105]

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]

Особое поведение ионов РЬ +, d + и отчасти Zn + в силикатных стеклах следует поставить в связь со строением их внешних электронных оболочек. Благодаря рыхлому строению своих электронных оболочек ионы Zn +, d и особенно РЬ + характеризуются сильновыраженной поляризуемостью, и их связь с кислородом имеет в значительной мере ковалентный направленный характер. [c.276]

Считают, что введение в силикатное стекло окиси кальция в качественном отношении так же изменяет структуру, как и введение ЫагО. Однако из-за большего заряда Са2+ связи Са—О значительно прочнее связей Na—О. Ионы кальция не вносят заметного вклада в электропроводность стекла, которая почти полностью обусловлена миграцией ионов натрия отсюда следует, что ионы кальция прочнее закреплены в структуре стекла. Замещение NajO на СаО приводит к значительному увеличению химической устойчивости, уменьшению коэффициента термического расширения и возрастанию вязкости расплавов. Все это свидетельствует об увеличении связанности структуры. [c.91]

Осн. работы относятся к химии кремния. Исследовал системы, содержащие связь кремний — кислород (силикатные стекла, кремнийорганические соед.). Выявил (1935) функцию ионов щел. металлов в стеклянных электродах. Внес (1950—1955) существенный вклад в теорию стеклянных электродов. Объяснил (1955—1960) зависимость ионных транспортных процессов от структуры стекол. Выполнил цикл работ по синтезу и поликонденсации органоспланов. [c.260]

Деление анионов на структурный и основной типы представляет собой, конечно, лишь первое приближение в трактовке строения и свойств стекол. По мнению Евстропьева (1946), в стеклах падо учитывать также и влияние более отдаленных (чем непосредственно связанные) попов и поэтому рефракция кислорода в стекле является функцией зарядов и отстояний соседних ионов. Евстроньев связал рефракцию кислорода в стекле с энергией структурной сетки силикатных н боратных стекол. Для каждого типа стекла функция Ro = f U] имеет свой вид, но зависимость рефракции кислорода от части энергии структурной сетки стекла, приходящейся на один атом кислорода, т. е. от удельной энергии, оказалась прямолинейной, что чрезвычайно удобно для всякого рода расчетов и экстраполяций. Вноследствии аналогичную зависимость для фторидных стекол устаиовил Медведев (1960). [c.214]

Еще в работе [18] Б. П. Никольский предположил, что более растянутый переход стеклянных электродов от водородной к металлической функции, чем это следует из простой теории, можно объяснить наличием неравноценности связей ионов в стекле. По мере повышения pH раствора происходит сначала замещение менее прочно связанных Н в электродном стекле на Ме из раствора, а потом — более прочно связанных. Такая возможность не предполагалась простой теорией. В пользу этого предположения говорит тот факт, что переход от водородной к металлической функции происходит у сложных по составу стекол (боросиликатных) в более широком диапазоне значений pH, чем у сравнительно простых (силикатных) [18, 31]. В работе [31] было установлено, что при переходе от щелочносиликатных стекол к стеклам, в которых часть 5102 замещена на ВаОз, наблюдается монотонное увеличение константы К и вместе с тем сначала расширение, а затем сокращение переходной области от Н- к Na-фyнкции, Эти наблюдения можно было объяснить следующим образом. [c.310]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология