szkła krzemianowe.doc

SZKŁA KRZEMIANOWE

1.Jakie właściwości odróżniają substancje szkliste od krystalicznych?

Właściwości, które odróżniają substancje szkliste od krystalicznych przedstawiono w tabeli poniżej.

2.Czym różni się struktura amorficznej i krystalicznej krzemionki?

-Szkło powstając z fazy ciekłej, w odróżnieniu od kryształów, nie przybiera własnej postaci (stąd nazwa „stan bezpostaciowy), tylko kształt naczynia.

-Szkło wykazuje izotropię wszystkich właściwości, natomiast co do kryształu- wystarczy by wykazywał anizotropię przynajmniej jednej właściwości fizycznej.

-Szkłem jest substancja, która w wyniku chłodzenia przeszła w sposób ciągły ze stanu ruchliwej fazy ciekłej do stanu stałego przekraczając lepkość 10^13 puaza, w tzw. temperaturze witryfikacji.

-Strukturę szkła charakteryzuje brak uporządkowania dalekiego zasięgu (sieci krystalicznej) i w konsekwencji, przy przejściu przez nie promieni rentgenowskich nie dochodzi do załamania. Kryształ posiada sieć krystaliczną.

-Szj ki znajduje się w stanie braku równowagi termodynamicznej.

3.Co to jest krzemionka amorficzna i jak można ja otrzymać?

Krzemionka amorficzna to szkło kwarcowe, jest to faza bezpostaciowa.

Można je otrzymać poprzez:

-stapianie kryształów kwarcu

-spalanie SiCl4- otrzymywanie w fazie gazowej

-Przez hydrolizę zlkoholowego TEOS.

4.Co to jest stan szklisty materii.

5.Podaj znane ci def. Stanu szklistego.

Definicja morfologiczna szkła-szkło powstaje z fazy ciekłej, w odróżnieniu od kryształów nie przybiera własnej postaci, stąd nazwa- stan bezpostaciowy

Definicja fenomenologiczna szkła- szkło wykazuje izotropię wszystkich właściwości, natomiast kryształ wystarczy, by wykazywał anizotropię jednej jedynej właściwości. Izotypia właściwości oznacza, że dana właściwość nie jest funkcją kierunku jej badania, zaś anizotropia to zależność właściwości od kierunku.

Definicja genetyczna- szkłem jest każda substancja, która w wyniku chłodzenia przeszła w sposób ciągły od stanu ruchliwej fazy ciekłej do stanu stałego, przekraczając w pewniej temp, zwaną temp witryfikacji, lepkość 1013 puaza.

Definicja termodynamiczna-szkło znajduje się w stanie braku równowagi konfiguracyjnej, a nie termicznej. Transformacja fazy ciekłej w szkło, mimo cech przemiany termodynamicznej II rodzaju, nie jest przemianą termodynamiczną, gdyż nie jest przejściem z jednego stanu równowagi w drugi. Szkło jako faza nierównowagowa ulega relaksacji izotermicznej najpierw w kierunku stanu metastabilnego zbliżonego do cieczy przechłodzonej, a następnie w wyniku krystalizacji do stanu równowagi trwałej

6.Co to jest witryfikacja i dewitryfikacja?/ i jak można okreslic na ich podstawie zdolność szklotworcza.

Faza ciekła może ulec przechłodzeniu, powstaje wówczas metastabilna ciecz przechłodzona, która w temp niższej niż temp krystalizacji ulegnie przemianie bez skokowej zmiany wartości entalpii, w fazę szklistą. Transformacja przechłodzonej cieczy w fazę szklistą zwana jest z witryfikacją.

Dewitryfikacja-krystalizacja szkła

7.Model więźby ciągłe Zachariasena.

Wg zacharisena szkło jesy skupieniem submiktokryształów powiązanych między sobą uporządkowanie tylko na poziomie tetraedru SiO4 a łączenie się tetraedrów poprzez atomy tlenu z innymi w sposób statystycznie nieuporządkowany.

8.Jak możemy scharakteryzować strukturę amorficznej krzemionki (szkła krzemionkowego)?

Krzemiany amorficzne są innym określenie szkieł krzemionkowych. Strukturalnie szkła krzemianowe można traktować jako pochodne v-SiO2 lub/i część pozycji tetraedycznego Si zajmują inne kationy tetraedryczne.

Szkła krzemionkowe homogeniczne mają strukturę bliskiego (a raczej średniego) uporządkowania taką jak w krysztale o odpowiadającym składzie chemicznym. W przypadku szkieł krzemionkowych o składach pośrednich należy przyjąć koncepcję Babcocka, że heterogeniczne szkła mają submikrowielofazową strukturę, składającą się z mikroobszarów faz amorficznych odpowiedników faz krystalicznych występujących w odpowiednich krzemianowych diagramach fazowych.
9.Omów i podaj jakie temperatury charakteryzuja stan szklisty materii.

W czasie chłodzenia fazy ciekłej można otrzymać metastabilną przechłodzoną fazę ciekłą, która w okreslonej temperaturze tzw. witryfikacji może przejść w fazę szklistą. Nie jest ona ściśle okreslona. Jest niższa od temperatury topnienia.

Temperatura dewitryfikacji- temp. w której następuje krystalizacja szkła, jest wyższa od temp. witryfikacji, a niższa od temp. topnienia.

Temperatura topnienia.