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熔体和玻璃 一，玻璃的结构参数 晶子学说：硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成，“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成。所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大。“晶子”分散在无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界线。晶子学说的核心是结构的不均匀性及进程有序性。 无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。 试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结 构上的共同点和分歧。 解：微晶学说：玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数“晶子”分散在无定形介质中；“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微晶多相体，与该玻璃物系的相平衡有关；“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大；从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界限。 无规则网络学说：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。但玻璃的网络与晶体的网络不同，玻璃的网络是不规则的、非周期性的，因此玻璃的内能比晶体的内能要大。由于玻璃的强度与晶体的强度属于同一个数量级，玻璃的内能与相应晶体的内能相差并不多，因此它们的结构单元（四面体或三角体）应是相同的，不同之处在与排列的周期性。微晶学说强调了玻璃结构的不均匀性、不连续性及有序性等方面特征，成功地解释了玻璃折射率在加热过程中的突变现象。网络学说强调了玻璃中离子与多面体相互间排列的均匀性、连续性及无序性等方面结构特征。 分化过程:架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程:分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。 二，形成体、变形体、中间体 网络形成剂：正离子是网络形成离子，单键强度大于335 kJ/mol，能单独形成玻璃的氧化物。 网络变性剂：正离子是网络变性离子，单键强度小于250KJ/mol，不能单独形成玻璃，但能改变玻璃网络结构和性质的氧化物。 按照在形成氧化物玻璃中的作用，把下列氧化物分为网络变体，中间体和网络形成体： SiO2，Na2O，B2O3，CaO，Al2O3，P2O5，K2O，BaO。 解：网络变行体Na2O CaO K2O BaO 中间体 Al2O3 网络形成体 SiO2 B2O3 P2O5 三，硼反常现象 什么是硼反常现象? 为什么会产生这些现象? 解：当数量不多的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼氧三角体转变为由桥氧组成的硼氧四面体，致使B2O3玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使 玻璃的各种物理性能变好。这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常现象。 四，粘度及其影响因素 粘度：使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力硅酸盐熔体粘度与组成的关系-粘度的大小由熔体中硅氧四面体网络连接程度决定碱金属、碱土金属：熔体分化，网络断裂程度增加，粘度降低 碱金属的硅酸盐熔体中加入Al2O3：当Al2O3/Na2O1时：Al2O3代替SiO2起“补网”作用，提高粘度 当Al2O3/Na2O1时，Al进入[AlO6]位置中，粘度降低 碱金属的硅酸盐熔体中加入B2O3：最初加入的B2O3，处于[BO4]中?结构聚集紧粘度升高；随着硼含量增加，硼处于三角体中?网络结构疏松，粘度下降 R+对粘度的影响：浓度:O/Si低时，Si-O键决定粘度?随R+半径减小，熔体粘度减小 。O/Si高时，[SiO4]靠键力R-O相连?随R+半径减小，熔体粘度增大 碱土金属离子：R2+浓度的影响：O/Si比 离子极化对粘度的影响：离子变形，共价键成分增加?减弱了Si-O键力，粘度降低 Pb2+Ba2+Cd2+Zn2+Ca2+Mg2+ 五，熔体中聚合物形成过程 说明熔体中聚合物形成过程？ 答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段 初期：石英的分化； 中期：缩聚并伴随变形。 后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。 六，玻璃结构参数的计算 根据玻璃类型确定Z,先计算R,在计算X(非桥氧） Y （桥氧） 6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？ 解： ? Na2O CaO