35. Особенности стеклообразного состояния и строение стекла. Типы стекол. Температурный интервал стеклования. Теория Лебедева.

В стеклообразующим состоянии могут находится вещества принадлежащие к разным классам хим. Соединений (органические и неорганические)

По типу неорганических соединений: 1.элементарные

2.гологенидные.

3.халькогенидные

4.оксидные

5.металлические.

1-стекло, состоит из атомов одного элемента (сера , силен, мышьяк).

Сера и селен - при быстром переохлаждении расплава.

Мышьяк - метод сублимации в вакууме.

2-к ним относятся стекла на основе ВеF₂.

3. - халькогены, стекла, образованные в безкислородных системах типа «As – X», где X – S,Se,Te.

4. стекло , состояще из оксидов разлагаемых элементов: SiO₂, BO₂, Al₂O₃, оксиды щелочных металлов : Na₂O, K₂O, CaO, BaO.

По виду стеклообразующего оксида:

1.силикатные (SiO₂)

2.баратные (Br₂O₃)

3.фосфатные и т.д.

5 - которые получены путем сверхбыстрого переохлаждения расплава Ме.

Существуют также силикатные стекла, которые синтезируют из рассмотренных выше типов стекол.

Строение стекла.

Стекло относится к аморфным материалам в которых дальний порядок расположения частиц, которое является изотопным. Из существенных теорий стеклообразующих соединений наиболее обоснованной является теория строения Лебедева: атомы в стекле образуют трехмерную непрерывную решетку, которая несимметрична, но и непереодична , поэтому внутри энергия стекла больше, чем у кристалла.

Стекло состоит из тетраэдров. Различие между стеклом заключается в расположении тетраэдров. В кристалле ориентации этих структур постоянна на всем протяжении, а в стекле они повернуты др. относительно др.произвольно.

Отсутствие определенной т. плавления предопределено характером распределения атомов. Все атомы в стекле структурно неэквивалентны→энергия для отделениия атома от сетки разная для которого атома. И с ↑ Т, разрушение сетки идет непрерывно. В кристаллической решетки атом структурно эквивалентны, → при достижении определенной Т она разрушается скачкообразно. Изотопный характер стекла является следствии несимметричности структурной сетки. Строение стекла определяют все свойства и технологию получения.

Силикатное стекло.

Основной элемент его структуры: тетраэдры [SiO₄]^-4.

Атом Si окружен 4-мя атомами О₂. Такие тетраэдры соединяются др.с др. вершинами и образуют непрерывную пространственную структуру. Протяженность сетки определяется количеством SiO₂. Эта сетка рассматривается как анион сложного состава. Компоненты стекла, которые способны самостоятельно образовывать непрерывную структурную сетку называется стеклообразователи. Компоненты которые не могут образовать непрерывную сетку называются модификаторы. Роль модификаторов в том, что они располагаются в свободных полостях сетки и компонент избыточный (-) заряд сложного аниона. Модификаторы не образовывают прочных кард-х групп, т.к. прочность связи модифицирует O_2. Атомы O₂ в структуре оксидных стекол могут находится в 2-х состояниях:

1.положение, соединение соседние тетраэдры- мостиковые атомы.

2…. катионы модификаторов со сложным анионом- немостиковый.

Т.к. тетраэдры соединяются между собой вершинами. Несмотря на то, что группировку [SiO₄]^-4 имеет избыточный й (-)-заряд = - 4, каркасная сетка из тетраэдров будет электронейтральна. Все атомы кислорода в кварцевом стекле - мостиковые→ в структуре кварцевого стекла имеются свободные структурные полости, которые ограничен в пространстве мостиковыми атомами О_2. Кварцевое стекло обладает газопроницаемостью.

Из-за большой прочности связи Si-О кварцевое стекло обладает хорошим физ - хим и электро –физическими свойствами, но из-за прочности связи у стекла есть недостатки: оно имеет высокую Т размягчения и узкий интервал стеклования, что осложняет технологию изготовления изделий. Все однофазные стекла имеют микро – неоднородности строение с областями 1-20 нм, которое отличается хим. составом или расположением частиц. Они не имеют явных поверхностей раздела, равномерно распределяются по объему и являются неотъемлемой частью структуры. При эксплуатации изделий из стекла, микронеоднородное строение может привести к фазовому разделению стекла с образованием межфазных границ.