Удельная теплоемкость: - истинная CT и средняя CDT определяются количеством тепла Q, требуемым для нагревания единицы массы стекла на 1оС.
Мерой термостойкости служит разность температур DT, которую выдерживает образец при температурном толчке без разрушений.
Главное влияние на термостойкость стекла оказывает коэффициент термического расширения a.
6) Химическая устиойчивость
Высокая химическая устойчивость по отношению к различным агрессивным средам - одно из очень важных свойсттв стекол. Однако, если рассматрмвать весь диапозон возможных стеклообразных систем, то их химическая устойчивость может различаться на несколько порядков - от предельно устойчивого кварцевого стекла до растворимого (жидкого) стекла.
Следует подчеркнуть сложность прцесса разрушения стекла в агрессивных жидкостях. Различают два основных вида явлений - растворение и выщелачивание.
При растворении компоненты стекла переходят в раствор в тех же соотношениях, в каких они находятся в стекле. Многие стеклообразные стекольные системы растворяются с той или иной скоростью в плавиковой кислоте и в концентрированных горячих растворах щелочей.
Процесс выщелачивания характеризует механизм взаимодействия стекла с водой и кислотами, исключая плавиковую. При выщелачивании в расвор переходят преймущественно избранные компоненты - главным образом, оксиды щелочных и щелочноземельных металлов, в результате чего на поверхности стекла образуется зещитная пленка, которая по своему составу максимально приближена к стеклообразователю.
Переход от выщелачивания к растворению возможен и при взаимодействии стекла с водой или с HCl, H2SO4, HNO3 и. т. п. в том случае, если стекло чрезмерно обогащено щелочами.
О химической устойчивости стекла чаще всего судяд по потере массы образца после обработки в агрессивной среде в течении заданного промежутка времени. Потери выражаются в мг/см2. Более показателен метод избирательного определения компонентов, перешедших в раствор. При этом потери выражают числом молей каждого из оксидов, перешедших в раствор с единицы поверхности стекла.
Для характеристики химической устойчивости стекла в растворах в условиях высоких температур и давлений необходимо кроме потерь веса определять глубину разрушенного слоя и характер разрушенной поверхности
Общая классификация неорганических стекол по химическому составу.
Стеклообразное состояние присуще обширному классу неорганических веществ, от отдельных элементов до сложных многокомпонентных систем. Стекло, как искусственный продукт может включать в свой состав почти все элементы периодической системы.
Неорганические стекла подразделяются на несколько типов: элементарные, оксидные, галогенидные, халькогенидные исмешанные.
Элементарные (одноатомные) стекла.
Элементарными называются стекла, состоящие из атомов одного элемента. В стеклоподобном состоянии можно получить серу, селен, мышьяк, фосфор. Имеются сведения о возможности остеклования теллура и кислорода.
При быстром охлаждении до комнатной температуры расплавленная сера дает каучукоподобный прозрачный продукт, нерастворимый в сероуглероде. Продукт отвердевает лишь при температуре -11оС. Показатель преломления полученного стекла равен 1,998.
Расплавленный селен в условиях быстрого охлаждения образует темноокрашенное стекло с показателем преломления 2,99.
Для получения мышьяка и фосфора в виде стекла требуются более сложные приемы.
Ниже 100оС пары мышьяка конденсируются в чистом водороде, образуя аморфный порошок. Между 130 и 250о получается остеклованная пленка, имеющая металлический блеск.
Другими методами можно получить стеклоподобные системы из фосфора, углерода и некоторых других веществ.
Оксидные стекла.
Все разнообразие составов известных стекол, практически применяемых или имеющих перспективу применения и описанных в литературе разделяются на определенные классы и группы.
При определеии класса учитывается природа стеклообразующего оксида, входящего в состав стекла в качестве главного компонента. Классическими стеклообразователями являются оксид бора, оксид кремния, оксид германия, оксид фосфора. Многие другие оксиды переходят в состояние стекла лишь в условиях скоростного охлаждения в малых пробах (оксид мышьяка, оксид сурьмы, оксид теллура, оксид ванадия), либо сами по себе практически не стеклуются (оксид алюминия, оксид галлия, оксид висмута, оксид титана, оксид молибдена, оксид вольфрама), однако, в комбинациях с определенными компонентами в двойных и более сложных системах их скрытные и зачаточные стеклообразующие свойства резко усиливаются, и они могут служить основой для синтеза самостоятельных классов стекол. Таким образом, различаются классы силикатных, боратных, фосфатных, германатных, теллуритных, алюминатных и других стекол. Каждый из классов, в свою очередь, разделяется на группы в зависимости от природы сопутствующих оксидов, входящих в состав стекла.
Большое распространение имеют стекла, содержащие одновременно два или три стеклообразователя.
Каждая из групп силикатных, боратных, фосфатных и т.д. стекол может включать несколько десятков и даже сотен стекол, существенно различающихся по природе и количеству входящих в них оксидов металлов.
Силикатные стекла:
Главнейшее значение в практике принадлежит классу силикатных стекол. С ними не могут сравниться по распространенности в быту и в технике никакие другие классы стекол. Решаюшие преимущества силикатных стекол обусловлены их дешевизной, экономической доступностью, высокой химической устойчивостью в наиболее распространенных химических реагентах и газовых средах, высокой твердостью, сравнительной простотой промышленного производства. Однако, во многих джвойных силикатных системах при плавлении происходят процессы ликвации, то есть наблюдается жидкостная несмешиваемость. Вследствии ликвации резко ограничены области стеклообразования в системах со многими оксидами.
Боратные стекла:
Стеклообразный борный ангидрит легко получается путем простого плавления борной кислоты при 1200-1300оС. Благодаря отличным электроизоляционным качествам и сравнительной легкоплавкости боратные стекла широко применяются в электротехнике. Некоторые боратные стекла представляют интерес для оптотехники.
Стекла на основе других стеклообразователей также применяются в различных областях промышленности и быта. Однако по своей природе составные компоненты стекол представляют собой вещества со строго определенными физико-химическими свойствами. Каждый из этих элементов вносит в общее свойство стекла строго определенный вклад. Для синтеза стеклообразующей системы с определенными свойствами иногда приходится применять компоненты, которые не подходят на роль стеклообразователя с классической позиции. Однако обладают многими свойствами необходимыми для синтеза планируемого материала. Одним из таких веществ является висмут.
При создании реферата были использованы книги: «Детская Энциклопедия Академии педагогических наук РСФСР»; «Компьютерная Энциклопедия Кирилла и Мефодия».