玻璃化学第一章 1 玻璃的定义: 玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体, 其原子不像晶体那样在空间作长程有序的排列,而近似于液体那样具有短程有序。 2 玻璃的特性:①各向同性: 玻璃体在任何方向都具有相同的物理化学性质。就是说,玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的,而非等轴晶系的晶体具有各向异性。②介稳性玻璃处于介稳状态,就是说,玻璃态物质是由熔融体过冷却或其它方法形成玻璃时,系统所含有的内能并不处于最低值③性质的可变性玻璃的成分在一定的范围内可以连续变化,与此相应玻璃的性质也随之发生连续的变化。④性质变化的可逆性: 玻璃在固态和熔融态间可逆转化时,其物理化学性质的变化是连续的和渐变的,而且是可逆的。 3 玻璃的转变:在 Tg ~T 温度范围内及其附近的结构变化情况,可以从三个温度范围来说明: ①在 Tf 以上:由于此时温度较高,玻璃粘度相应较小,质点的流动和扩散较快,结构的改变能立即适应温度的变化,因而结构变化几乎是瞬时的,经常保持其平衡状态。因而在这温度范围内,温度变化快慢对玻璃的结构及其相应的性能影响不大。②在 Tg 以下: 玻璃基本上已转变为具有弹性和脆性特点的固体物质,温度变化的快慢,对结构、性能的影响也相当小。这个温度间距一般称为退火温度。低于这一温度范围,玻璃结构实际上可以认为已被“固定”,即不随加热及冷却的快慢而改变。③在 Tg 一 Tf 范围内:玻璃的粘度介于上述两种情况之间,质点可以适当移动, 结构状态趋向平衡所需的时较短。因此玻璃的结构状态以及玻璃的一些结构灵敏的性能,由 Tg 一 Tf区间内保持的温度所决定。 4 氧化物形成玻璃条件:①氧离子最多同两个阳离子相连接;②围绕阳离子的氧离子数目不应过多(一般为 3或 4);③网络中这些样多面体以顶角相连,不能以多面体的边或面相连;④每个多面体至少有三个氧离子与相邻的多面体相连形成三度空间发展的无规则网络。 5 无规则网络学说: 强调了玻璃中多面体相互间排列的连续性、均匀性和无序性方面。可以说明玻璃的各向同性,以及玻璃性质随成分变化的连续性等基本特性。晶子学说: 认为玻璃是由无数的晶子所组成, 晶子是具有一定晶格变形的有序区域,分散在无定形介质中,从晶子到无定形部分是逐步过渡的,两者之间无明显的界限。微晶子学说比较强调玻璃的微不均匀性与有序性,和不连续性。比较:相同观点:玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。不同点:晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、均匀和统计性。 6 、对玻璃的认识:从整体上说玻璃结构内由多面体构成的骨架是连续的。玻璃内有规则性区域是由一定数目的多面体遵循类似晶体结构的规律排列,因而在这样的区域内是有序的,但是各有序区域间又不象晶体结构那样具有严格的周期性,或者说是无序的(不规则的) ,不连续的,而且由一个有序区域向另一个有序区域过渡时,化学成分也可能有所不同,因而又是微观不均匀的。 7 、影响玻璃性质的因素:(书 27页,做区别) (1)硅氧骨架的结合程度; (2)阳离子的配位状态; ( 3)离子的极化程度; (4)离子堆积的紧密性。 8 、阳离子的分类: 网络生成体氧化物①能单独生成玻璃。②阳离子配位数是 3或4, ③ F-O 键(F代表网络生成离子)
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