非晶态与玻璃结构[精选].ppt

O Si O ( ( O Si O O O Si O O O O/Si 3.0 3.5 4.0 硅氧结构 链或环 群状硅酸盐离子团 岛状硅酸盐 四面体[SiO4]状态 O Si O O O Si O Na O O 四面体[SiO4]的网络状态与R+1、R+2等的极化与数量有关。原子数的增加使Si-O-Si的Ob键变弱。同时使Si-O-Si的Onb键变的更为松弛。 R＝ O/Si比，即玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。 X＝ 每个多面体中平均非桥氧数。 Y＝ 每个多面体中平均桥氧数。 Z = 每个多面体中氧离子平均总数（一般硅酸盐和磷酸盐玻璃中为4，硼酸盐玻璃中为3） 。 参数间存在的关系： ①石英玻璃(SiO2) Z=4 R=2 X=2×2－4＝0 Y＝2(4-2)=4 ②Na2O·2SiO2 Z=4 R=5/2 X=2×5/2－4＝1 Y＝2(4－5/2)=3 ③Na2O·SiO2(水玻璃) Z=4 R＝3 X＝2 Y＝2 ④2Na2O·SiO2 Z＝4 R＝4 X＝4 Y＝0(不形成玻璃) ⑤10％molNa2O·8%molCaO·82%molSiO2 Z＝4 R＝(10+8+82×2)/82=2.22 X=0.44 Y=3.56 ⑥10％molNa2O·8%molAl2O3·82%molSiO2 Z＝4 R＝(10+24+82×2)/(82+8×2)＝2.02 X＝0.0 Y＝3.96 注意—— ? 有些的离子不属典型的网络形成离子或网络变性离子，如Al3+、Pb2+等属于所谓的中间离子，这时就不能准确地确定R值。 若 (R2O＋RO)/Al2O3 1 , 则有[AlO4] 即为网络形成离子 若 (R2O＋RO)/Al2O3 1 , 则有[AlO6] 即为网络变性离子 若 (R2O＋RO)/Al2O3 ? 1 , 则有[AlO4] 即为网络形成离子 3 1 2.5 P2O5 2 2 3 Na2O·SiO2 4 0 2 Na2O ·Al2O3 ·2SiO2 3.5 0.5 2.25 Na2O ·1/3Al2O3 ·2SiO2 3 1 2.5 Na2O·2SiO2 4 0 2 SiO2 Y X R 组成 典型玻璃的网络参数X，Y和R值 ? ? Y是结构参数。玻璃的很多性质取决于Y值。Y2 时硅酸盐玻璃就不能构成三维网络。 在形成玻璃范围内： Y增大网络紧密，强度增大，粘度增大，膨胀系数降低，电导率下降。 Y下降网络结构疏松，网络变性离子的移动变得容易，粘度下降，膨胀系数增大，电导率增大 220 1373 2 Na2O·P2O5 220 1323 2 Na2O·SiO2 140 1573 3 P2O5 146 1523 3 Na2O·2SiO2 膨胀系数?×107 熔融温度 (℃) Y 组成 Y对玻璃性质的影响 硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上显著的差别： ①晶体中Si－O骨架按一定对称性作周期重复排列，是严格有序的，在玻璃中则是无序排列的。晶体是一种结构贯穿到底，玻璃在一定组成范围内往往是几种结构的混合。 ②晶体中R＋或R2＋阳离子占据点阵的位置：在玻璃中，它们统计地分布在空腔内，平衡O的负电荷。虽从Na2O-SiO2系统玻璃的径向分布曲线中得出Na+平均被5～7个O包围，即配位数也是不固定的。 比 较 ③晶体中，只有半径相近的阳离子能发生互相置换，玻璃中，只要遵守静电价规则，不论离子半径如何，网络变性离子均能互相置换。(因为网络结构容易变形，可以适应不同大小的离子互换)。在玻璃中析出晶体时也有这样复杂的置换。 ④在晶体中一般组成是固定的，并且符合化学计量比例，在形成玻璃的组成范围内氧化物以非化学计量任意比例混合。 由于玻璃的化学组成、结构比晶体有更大的可变动性和宽容度，所以玻璃的性能可以作很多调整，使玻璃品种丰富，有十分广泛的用途。 结论 2、硼 酸 盐 玻 璃 B2O3是硼酸盐玻璃中的网络形成体，B2O3也能单独形成氧化硼玻璃。以[BO3]三角体作为基本结构单元，Z＝3，R＝1.5，其他两个结构参数X＝2R-3＝3-3＝0，Y＝2Z-2R＝6-3＝3。因此在B2O3玻璃中，[BO3]三角体的顶角也是共有的。 X射线数据证明存在硼氧