氧化硼使玻璃化学稳定性提高的机理碱硼硅酸盐玻璃中的硼反常现象元素周期表主族元素(除惰性气体外)
硅酸盐玻璃的氧化物分类
1.网络形成体,Si所在区域,单独形成网络,
可单独形成玻璃。
2.网络调整体,Al所在区域,提供氧离子,
产生非桥氧,破坏网络。
3.网络中间体:
Li所在区域。在玻璃中有消除非桥氧的作用。没有非桥氧时,提供非桥氧破坏网络。
石英熔体容易形成玻璃的原因二氧化硅键强 键性 配位数
Si-O 强键 Si-O 键:离子 +共价 [Si O 4] 4-
解释
1,( 配位数 +共价键性 ):二氧化硅晶体三维网络
2,强键,二氧化硅的熔点高达 1713 ℃
3,离子键性,Si-O-Si键角变化对内能影响不大熔体冷却过程,小单元以不同 Si-O-Si键角结合,
形成三维无规则网络低温状态下,以不同 Si-O-Si键角结合的三维网络和石英晶体内能相差不大石英玻璃的形成
1,高温熔化过程中,
高温 热运动 三维网状结构破坏小结构单元 熔体
2,熔体冷却过程中化学键作用 小结构单元缔合结构单元增大 (粘度增大,结构难以调整)
无规则网络(玻璃)
石英熔体形成玻璃的特点石英玻璃形成过程:
冷却过程中石英熔体非常容易形成玻璃;
临界冷却度,石英熔体约 1℃ /3天;
金属熔体约 105℃ /秒。
石英玻璃使用过程:
热力学角度,△ G=( G石英晶体 - G石英玻璃 )小动力学角度,粘度极大,原子间位置难以调整三类典型网络形成体氧化物的差异三维网状结构,二氧化硅的化学稳定性好,
热膨胀系数低,熔化温度高。
二维层状网络,层间范德华力结合。
二维层状网络,层间范德华力结合。
网络调整体氧化钠键强 键性 配位数
Na-O 弱键 Na-O 键:离子 [Na O 8]
桥氧数的计算公式对 Na2O-SiO2系统玻璃
非桥氧数 X=2R-4,桥氧数 Y=8-2R
其中,X为非桥氧数
Y为桥氧数
R为系统中的 O/Si
碱硅酸盐体系熔体冷却形成玻璃能力铝离子的二种配位状态铝离子的补网作用铝离子起补网作用时的桥氧数计算对 Na2O-SiO2系统玻璃
非桥氧数 X=2R-4,桥氧数 Y=8-2R
其中,X为非桥氧数
Y为桥氧数
R为系统中的 O/( Si+Al)
含铝硼硅酸盐玻璃折射率和铝含量的关系氧化铝和氧化硼作用的比较
Na2 O- Al2 O3- SiO2
Na2 O/Al2 O3 > 1( mol):
Al以 [Al O4 ]存在,加强网络。
Na2 O/Al2 O3 < 1( mol),
多余的 Al以 [Al O8 ]存在,加强网络。
随 Al2 O3增多,先生成
[Al O4 ]转而 [Al O8 ]
Na2 O- B2 O3- SiO2
Na2 O/B2 O3 > 1( mol):
Al以 [B O4 ]存在,加强网络。
Na2 O/B2 O3 < 1( mol),
多余的 B以 [BO3 ]存在,加强网络。
随 B2 O3增多,先生成
[B O4 ]转而 [B O3 ]
碱硅酸盐玻璃中同时存在 Al2 O2和 B2 O3时,[ Al O4]较
[B O4 ]更易于形成玻璃中钾钠离子的相互阻挡
(低温常温行为)
(1-x)Na2O x Cs2O 5SiO2玻璃的离子扩散系数金属桥的解释高氧化铅玻璃中的长链结构高极化率离子氧化物制造低熔点玻璃
1.PbO-ZnO-B2O 3 例,PbO 68.2wt%,ZnO
9.96 wt %,B2O 3 21.41 wt %
2.Bi2O3-B2O3-SiO2 SiO2 5-33mol%,Bi2O3
35-65mol%,B2O3 20-60mol%
3.SnO-ZnO-P2O5 SnO 30-70 mol %,ZnO
0-15 mol %,25-50 mol%
氟离子对网络的破坏作用玻璃网络关联概念的总结
1.桥氧和非桥氧
2.桥氧数和非桥氧数
3,断网和补网:氧化铝和氧化钠
4,断网和积聚:氧化钙和氧化钠,氧化锂和氧化钠,氧化铝(当其含量较大时)和氧化钠,氧化锆和氧化钠。( ZrO2和 Al2O3在加入玻璃时,
由于其积聚作用强,可在高温将碎片聚集,增加玻璃的高温粘度,降低玻璃的扩散性能,使玻璃难溶。
玻璃的形成过程玻璃转变过程中的性质变化冷却速度和玻璃的性质硼硅酸盐玻璃试样长度在加热和冷却过程中的变化
硅酸盐玻璃的氧化物分类
1.网络形成体,Si所在区域,单独形成网络,
可单独形成玻璃。
2.网络调整体,Al所在区域,提供氧离子,
产生非桥氧,破坏网络。
3.网络中间体:
Li所在区域。在玻璃中有消除非桥氧的作用。没有非桥氧时,提供非桥氧破坏网络。
石英熔体容易形成玻璃的原因二氧化硅键强 键性 配位数
Si-O 强键 Si-O 键:离子 +共价 [Si O 4] 4-
解释
1,( 配位数 +共价键性 ):二氧化硅晶体三维网络
2,强键,二氧化硅的熔点高达 1713 ℃
3,离子键性,Si-O-Si键角变化对内能影响不大熔体冷却过程,小单元以不同 Si-O-Si键角结合,
形成三维无规则网络低温状态下,以不同 Si-O-Si键角结合的三维网络和石英晶体内能相差不大石英玻璃的形成
1,高温熔化过程中,
高温 热运动 三维网状结构破坏小结构单元 熔体
2,熔体冷却过程中化学键作用 小结构单元缔合结构单元增大 (粘度增大,结构难以调整)
无规则网络(玻璃)
石英熔体形成玻璃的特点石英玻璃形成过程:
冷却过程中石英熔体非常容易形成玻璃;
临界冷却度,石英熔体约 1℃ /3天;
金属熔体约 105℃ /秒。
石英玻璃使用过程:
热力学角度,△ G=( G石英晶体 - G石英玻璃 )小动力学角度,粘度极大,原子间位置难以调整三类典型网络形成体氧化物的差异三维网状结构,二氧化硅的化学稳定性好,
热膨胀系数低,熔化温度高。
二维层状网络,层间范德华力结合。
二维层状网络,层间范德华力结合。
网络调整体氧化钠键强 键性 配位数
Na-O 弱键 Na-O 键:离子 [Na O 8]
桥氧数的计算公式对 Na2O-SiO2系统玻璃
非桥氧数 X=2R-4,桥氧数 Y=8-2R
其中,X为非桥氧数
Y为桥氧数
R为系统中的 O/Si
碱硅酸盐体系熔体冷却形成玻璃能力铝离子的二种配位状态铝离子的补网作用铝离子起补网作用时的桥氧数计算对 Na2O-SiO2系统玻璃
非桥氧数 X=2R-4,桥氧数 Y=8-2R
其中,X为非桥氧数
Y为桥氧数
R为系统中的 O/( Si+Al)
含铝硼硅酸盐玻璃折射率和铝含量的关系氧化铝和氧化硼作用的比较
Na2 O- Al2 O3- SiO2
Na2 O/Al2 O3 > 1( mol):
Al以 [Al O4 ]存在,加强网络。
Na2 O/Al2 O3 < 1( mol),
多余的 Al以 [Al O8 ]存在,加强网络。
随 Al2 O3增多,先生成
[Al O4 ]转而 [Al O8 ]
Na2 O- B2 O3- SiO2
Na2 O/B2 O3 > 1( mol):
Al以 [B O4 ]存在,加强网络。
Na2 O/B2 O3 < 1( mol),
多余的 B以 [BO3 ]存在,加强网络。
随 B2 O3增多,先生成
[B O4 ]转而 [B O3 ]
碱硅酸盐玻璃中同时存在 Al2 O2和 B2 O3时,[ Al O4]较
[B O4 ]更易于形成玻璃中钾钠离子的相互阻挡
(低温常温行为)
(1-x)Na2O x Cs2O 5SiO2玻璃的离子扩散系数金属桥的解释高氧化铅玻璃中的长链结构高极化率离子氧化物制造低熔点玻璃
1.PbO-ZnO-B2O 3 例,PbO 68.2wt%,ZnO
9.96 wt %,B2O 3 21.41 wt %
2.Bi2O3-B2O3-SiO2 SiO2 5-33mol%,Bi2O3
35-65mol%,B2O3 20-60mol%
3.SnO-ZnO-P2O5 SnO 30-70 mol %,ZnO
0-15 mol %,25-50 mol%
氟离子对网络的破坏作用玻璃网络关联概念的总结
1.桥氧和非桥氧
2.桥氧数和非桥氧数
3,断网和补网:氧化铝和氧化钠
4,断网和积聚:氧化钙和氧化钠,氧化锂和氧化钠,氧化铝(当其含量较大时)和氧化钠,氧化锆和氧化钠。( ZrO2和 Al2O3在加入玻璃时,
由于其积聚作用强,可在高温将碎片聚集,增加玻璃的高温粘度,降低玻璃的扩散性能,使玻璃难溶。
玻璃的形成过程玻璃转变过程中的性质变化冷却速度和玻璃的性质硼硅酸盐玻璃试样长度在加热和冷却过程中的变化