非晶态与玻璃结构.ppt
SiONaOO四面体[SiO4]的网络状态与R+1、R+2等的极化与数量有关。原子数的增加使Si-O-Si的Ob键变弱。同时使Si-O-Si的Onb键变的更为松弛。第96页,共123页,2024年2月25日,星期天R=O/Si比,即玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。X=每个多面体中平均非桥氧数。Y=每个多面体中平均桥氧数。Z=每个多面体中氧离子平均总数(一般硅酸盐和磷酸盐玻璃中为4,硼酸盐玻璃中为3)。参数间存在的关系:第97页,共123页,2024年2月25日,星期天①石英玻璃(SiO2)Z=4R=2X=2×2-4=0Y=2(4-2)=4②Na2O·2SiO2Z=4R=5/2X=2×5/2-4=1Y=2(4-5/2)=3③Na2O·SiO2(水玻璃)Z=4R=3X=2Y=2④2Na2O·SiO2Z=4R=4X=4Y=0(不形成玻璃)第98页,共123页,2024年2月25日,星期天⑤10%molNa2O·8%molCaO·82%molSiO2Z=4R=(10+8+82×2)/82=2.22X=0.44Y=3.56⑥10%molNa2O·8%molAl2O3·82%molSiO2Z=4R=(10+24+82×2)/(82+8×2)=2.02X=0.0Y=3.96第99页,共123页,2024年2月25日,星期天注意——?有些的离子不属典型的网络形成离子或网络变性离子,如Al3+、Pb2+等属于所谓的中间离子,这时就不能准确地确定R值。若(R2O+RO)/Al2O31,则有[AlO4]即为网络形成离子若(R2O+RO)/Al2O31,则有[AlO6]即为网络变性离子若(R2O+RO)/Al2O3?1,则有[AlO4]即为网络形成离子第100页,共123页,2024年2月25日,星期天312.5P2O5223Na2O·SiO2402Na2O·Al2O3·2SiO23.50.52.25Na2O·1/3Al2O3·2SiO2312.5Na2O·2SiO2402SiO2YXR组成典型玻璃的网络参数X,Y和R值第101页,共123页,2024年2月25日,星期天??Y是结构参数。玻璃的很多性质取决于Y值。Y2时硅酸盐玻璃就不能构成三维网络。在形成玻璃范围内:Y增大网络紧密,强度增大,粘度增大,膨胀系数降低,电导率下降。Y下降网络结构疏松,网络变性离子的移动变得容易,粘度下降,膨胀系数增大,电导率增大第102页,共123页,2024年2月25日,星期天22013732Na2O·P2O522013232Na2O·SiO214015733P2O514615233Na2O·2SiO2膨胀系数?×107熔融温度(℃)Y组成Y对玻璃性质的影响第103页,共123页,2024年2月25日,星期天硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上显著的差别:①晶体中Si-O骨架按一定对称性作周期重复排列,是严格有序的,在玻璃中则是无序排列的。晶体是一种结构贯穿到底,玻璃在一定组成范围内往往是几种结构的混合。②晶体中R+或R2+阳离子占据点阵的位置:在玻璃中,它们统计地分布在空腔内,平衡O的负电荷。虽从Na2O-SiO2系统玻璃的径向分布曲线中得出Na+平均被5~7个O包围,即配位数也是不固定的。比较第104页,共123页,2024年2月25日,星期天③晶体中,只有半径相近的阳离子能发生互相置换,玻璃中,只要遵守静电价规则,不论离子半径如何,网络变性离子均能互相置换。(因为网络结构容易变形,可以适应不同大小的离子互换)。在玻璃中析出晶体时也有这样复杂的置换。④在晶体中一般组成是固定的,并且符合化学计量比例,在形成玻璃的组成范围内氧化物以非化学计量任意比例混合。由于玻璃的化学组成、结构比晶体有更大的可变动性和宽容度,所以玻璃的性能可以作很多调整,使玻璃品种丰富,有十分广泛的用途。结论第105页,共123页,