Стекло натрий-силикатное, структура

Рис. Х-61. Схема структуры натрий-силикатного стекла.

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]

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]

Приведенная на рис. Х-20 схема структуры натрий-силикатного стекла дает представление о размещении в решетке металлических ионов последние без какой-либо четкой последовательности располагаются в пустотах силикатной [c.326]

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]

Такие представления объясняют возникновение у разбуриваемых пород тенденции к сохранению устойчивости, но ими нельзя объяснить крепящее действие силикатных растворов. Для этого должен быть дополнительно привлечен механизм силикатирования. В соответствии с ним силикат натрия как соль очень слабой кислоты легко гидролизуется с образованием коллоидального осадка кремнегеля, цементирующего отдельные частицы. В присутствии соли усиливается выпадение на твердую ф зу конденсированного поликремниевого осадка, тем большего, чем выше модуль жидкого стекла, его концентрация и температура. В результате на поверхностях раздела по-вляются скрепляющие конденсационно-кристаллизационные структуры. [c.353]

ЗЗв. Эти представления вызвали оживленную дискуссию, основанную главным образом на критике различных физико-химических методов исследования. О связи между кривыми вязкости и химическим составом бинарных расплавов говорилось в 25, 26 и 28 настоящей главы А. II с учетом критики результатов, полученных Инглишем при его работах с боро-силикатными стеклами. Престон и Тернер получили соответствующие кривые электропроводности и потерь при испарении из расплавов стекол в зависимости от состава. Они подтвердили особое значение дисиликата натрия в строении стекла и то же констатировали в отношении моно- и дисиликатов лития и тетрасиликата калия. Представленные на фиг. 261 и 262 изотермы потери веса имеют характерные точки перегиба они выражены слабее на изотермах объема, термического расщирения и преломления света . Кордес нашел аналогичные явления в стеклах системы окись цинка — пятиокись фосфора, а именно резкий перелом в точке состава гпО РгОа (см. объяснение особенностей структуры этих стекол в 216 настоящей главы А. II). [c.221]

Если добавка окиси натрия к борному ангидриду вызывает уплотнение структуры стекла и если такая же добавка кремнезема вызывает ее разрыхление, то можно ожидать, что в смешанных боро-силикатных стеклах оба эффекта будут противодействовать друг другу и что должен существовать максимум плотности. Этот максимум был достигнут при 18% борного ангидрида в боро-силикатном стекле состава N32 В2О3 35102 (фиг. 239) . Следовательно, наблюдаемая аномалия [c.199]

К веществам, обладающим ионообменными свойствами, принадлежат некоторые марки стекол. Их структуру составляет силикатный каркас и электростатически связанные с ним катионы, способные к обмену на ноны водорода раствора. Из таких стекол изготовляют стеклянные электроды, обладающие свойствами водородного электрода (см. стр. 281). Стеклянные электроды применяют для определения pH растворов в условиях, когда пользование водородным электродом затруднительно или невозможно (например, в присутствии сильных окислителей). Разработаны также стекла, электродный потенциал которых определяется концентрацией ионов металлов, — например, иона натрия. [c.326]

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]

То же положение о прогрессивной полимеризации или агрегации применяется к органическим пластмассам и силикатным стеклам. Бергер попытался рассмотреть явление сдвига внутримолекулярного равновесия в зависимости от температуры. Его представления до некоторой степени аналогичны теории Смитса об аллотропических фазах. При низких температурах, отвечающих вязкости ниже 10 пуазов, ионы натрия в обычном натриево-кальциево-силикатном стекле адсорбированы на весьма сложном каркасе структуры тем не менее они (бьшают иодшжиыми только в сильных электростатических полях. Агрегация, строго говоря, подобна переходу коллоидного раствора желатина в гель в стеклах же отдельные ионы или молекулы образуют агломераты, совместно выделяясь из расплава. Расположение ионов кальция в силикатном каркасе закреплено значительно прочнее. Согласно правилам Захариасена, повышение полимеризации жесткого каркаса, содержащего включенные в него катионы, происходит при снижении температуры (см. А. П, 210 и 211). Правильность этого предположения подтверждается тем, что, согласно Штаудингеру и Хёйеру , механическая прочность синтетических пластмасс возрастает параллельно прогрессирующей полимеризации до прочности жестких каркасов этот процесс в деталях соответствует процессу затвердевания стекла. [c.209]

Несомненно, что окислы, образующие стекло, вступают между собою в химическое взаимодействие в соответствии с их химическим сродством. И естественно допустить, что в стекле образуются именно те молекулярные группы, которые возникают из расплава в процессе его кристаллизации. Так, например, если при кристаллизации некоторого силикатного расплава из него выпадают кристаллы кварца и бисиликата натрия,,то следует полагать, что и в составе стекла имеются структурные группы, соответствующие по своему составу кварцу и бисиликату натрия. Конечно, такие образования могут носить лишь зародышевый характер и обладать сильно деформированной структурой. Возможно также, что более или менее четкое структурное оформление может касаться только первой кристаллической фазы, правильные структурные образования второй фазы могут не проявляться. [c.86]

Несколько сложнее обстоит дело, когда нужно контролировать постоянную концентрацию ионов водорода, так как нет металла , кристаллическая решетка которого состояла бы из этих ионов. Однако, как показали работы советского электрохимика Б. Н. Никольского, обойти это затруднение можно с помощью обычного стекла. По мнению Никольского, структуру стекла можно представить в виде силикатного скелета, в который довольно свободно входят ионы щелочных металлов, например натрия. При погружении стекла в раствор кислоты находящиеся вблизи поверхности ионы натрия переходят в раствор, а их место занимают ионы водорода. Таким образом, стеклянньиг электрод начинает играть роль водородного электрода, к которому применимо уравпоппс Нерпста. Иначе говоря, потенциал стеклянного электрода меняется при изменении концентрации кислоты в растворе п, следовательно, такой электрод может с успехом применяться для автоматического регулирования процессов, для которых необходима постоянная концентрация ионов водорода. [c.40]

Рис. х-19, Схемы структур А1гОз в кристаллическом (Л) и стеклообразном (Б) состояниях. Рис. Х-20. Схема структуры натрий-силикатного стекла. [c.327]

Кратц [8, 35] исследовал химическую устойчивость электродных стекол, наблюдая изменение электропроводности воды, в которую был погружен электрод. При pH выше 9 силикатная структура стекла может разрушаться под действием щелочи. Этот процесс можно представить как поверхностную реакцию между гидроокисью натрия и содержащим воду кремнеземом или метакремневой кислотой. Как показал Бриттон [37], первый этап нейтрализации метакремневой кислоты [c.267]

Бэр [18],,исследовавщий двухкомпонентные свинцово-силикатные стекла, приписывает им структуру, аналогичную структуре натриево-кремнеземных стекол по Уоррену. Разница заключается лишь в том, что два иона натрия заменены одним ионом свинца.. [c.84]

Как известно [4], основой образования стекла является окись кремния. Простейшее силикатное стекло состоит из неупорядоченно расположенных тетраэдров 8104 с областями более или менее упорядоченного строения. При переходе к многокомпонентным стеклам структура стекла меняется, причем это относится в первую очередь к пространственной решетке. При введении щелочного окисла, нанример КааО, ионы Казаполняют пустоты, имеющиеся в решетке. Однако пустоты начальной пространственной решетки заполняются при помощи только части введенных катионов натрия (около 70%), а остальные 30% идут на увеличение общего объема стекла. Если в состав стекла ввести вместо окиси натрия окись лития, то ионы имеющие меньший ионный радиус по сравнению с ионами натрия, все целиком размещаются в пустотах неупорядоченной решетки [5]. Таким образом, плотность стекла при введении иона Е возрастает. [c.19]

В соответствии с кристаллитной гипотезой в структуре стекол сложного химического состава должна наблюдаться микронеодно-родность. Даже в простом натриево-силикатном стекле, которое при кристаллизации выделяет Р -кварц и бисиликат натрия, обнаружены кристаллитные образования двоякого рода — одни, близкие по структуре р -кварцу, другие — бисиликату натрия. Даже в случае, если структурно оформленной будет лишь первая кристаллическая фаза, и тогда система будет обладать микронеоднородностью (в нашем примере это будут микрокристаллы - кварца, включенные в аморфную массу натриевого силиката). Таким образом, микронеоднородность является следствием кристаллитной структуры многих двух- и многокомпонентных стекол. [c.88]

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]

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]

Первые три члена этого ряда — известные кристаллические соединения. Это ортофосфат натрия (/г=1), пирофосфат натрия (л = 2) и триполифосфат натрия (л = 3). Циклические структуры имеют общую формулу (NaPOз) чтобы отличить их от линейных фосфатов, к их названиям прибавляют приставку мета . Здесь, как и раньще, п — число групп РО4 в фосфатном анионе. Известны два кристалических метафосфата натрия — тримета-фосфат (п — 3) и тетраметафосфат (п = 4). Методом хроматографии на бумаге установлено, что линейные и циклические молекулы присутствуют также и в растворах, приготовляемых растворением стекол, содержащих более 50 мол.% ЫагО. Вестман показал, что имеются веские основания полагать, что идентичные молекулы существуют и в стекле, из которого приготовляют раствор, т. е. что процесс растворения не изменяет молекулярного состава. К сожалению, метод хроматографии на бумаге неприменим для изучения силикатных и боратных систем, и в настоящее время он применяется только при исследовании фосфатных стекол. На рис. 76 показаны результаты изучения стекол системы МагО—Р2О5 [25, 26]. Они представляют совокупность кривых, которые показывают общее процентное содержание фосфора в линейных молекулах различной длины, т. е. таких молекул, в которых п изменяется от 2 до 9. Кривая НР характеризует содержание линейных молекул с п > 9, а кривая С — процент циклических молекул. Кривые построены относительно параметров п (средняя длина цепи) и 7 = 100/я (число молекул на 100 атомов фосфора). Если пренебречь относительно малым содержанием циклических молекул, п можно рассчитать из состава стекла по формуле [c.172]

Позднее Я- С. Бобович и Т. П. Тулуб [69] повторно изучали спектры комбинационного рассеяния силикатов натрия, калия и свинца, а также плавленого кварца. Полученные ими результаты практически совпадают с найденными М. Ф. Вуксом и В. А. Иоффе. В связи с этим они полагают, что в двухкомпонентных силикатных стеклах имеются квзрцеподобные островки, перемежающиеся с цепочками. Катионы N3+, К+ и РЬ + являются регуляторами соотношения этих структур. Примерно к тому же выводу пришли Б. И. Степанов и А. М. Прима [66], согласно которым спектры комбинационного рассеяния стекол мета- (50% МегО) и би- (33% МегО)силикатов, а также кварца хорошо согласуются с расчетными, полученными в предположении наличия слоистого и цепочного сочленения тетрзэдров. [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология