铜-银-金在釉料及微晶玻璃(包括玻璃)中的作用与影响.doc

铜\银\金在釉料及微晶玻璃(包括玻璃)中的作用与影响 摘 要：本文主要阐述了铜、银、金的基本物理、化学性质，以及主要的存在形式，如氧化铜、硝酸银、氯化金。并研究了氧化铜、硝酸银、氯化金在釉料及微晶玻璃中的呈色作用以及氧化铜对釉料及微晶玻璃主要性能的影响。结果表明：氧化铜具有降低熔化温度和降低粘度的双重作用，可被用作釉料的呈色剂；同时会增大釉料及微晶玻璃的热膨胀系数；降低釉料及微晶玻璃的机械强度；但对釉料及微晶玻璃耐化学腐蚀性的影响不具备大的正面意义；玻璃表面结构中的铜离子具有抗菌功能，这种抗菌作用仅次于ag+离子。 关键词：氧化铜；硝酸银；氯化金；釉料；微晶玻璃 1 基本物理、化学性质 铜、银、金同属于铜分族的过渡元素。它们的核最外电子构型分别为：3d104s1、4d105s1、5d106s1。由于d电子层的屏蔽效应较弱，致使它们的有效核电荷大于同周期的碱金属元素和碱土金属元素，最终也使铜分族元素的电离能大于同周期的碱金属和碱土金属元素。因此，铜分族元素的化学性质远不如碱金属、碱土金属活泼，是属于化学性质比较惰性的元素。然而，受d电子轨道的影响，铜分族形成络合物的能力较强。 铜分族元素具有突出的导电热和导热性，也具有较高的熔点和优异的延展性。因此，铜分族元素是很重要的工业材料，特别是铜。 一般来说，铜不仅容易失去4s1电子，而且3d电子轨道中的一个电子也可参与化学键。因此，cu2+离子的稳定性高于cu+离子。cu+离子的配位数优先选择4，cu2+离子的配位数优先选择6。由铜分族各元素的电极电位和电离势可知，以铜的化学活泼性较高，银其次，金最次。铜在常温下和在干燥的空气中较稳定，而在潮湿的空气中会缓慢地锈蚀成铜绿（即碱式碳酸铜），如： 铜在常温下可与卤素元素直接化合，加热时则反应加快。在加热条件下，铜与氧、硫也可以发生反应。但是，与碳、氮即使在高温下也不会发生反应。铜溶于硝酸将放出no2或no，溶于浓硫酸将放出so2。在隔绝空气的条件下，铜不溶于盐酸与稀硫酸。与空气中的氧气接触时，铜与盐酸、稀硫酸缓慢反应生成二价的氯化铜与硫酸铜。铜易溶于氰化钠溶液生成铜氰络合盐和氢气，即： 加热条件下铜与氧反应生成黑色的氧化铜。温度超过1100℃，氧化铜又分解为氧化亚铜与氧气。在硫酸铜溶液中加入碱可生成氢氧化铜淡蓝色沉淀。氢氧化铜微显两性，能溶于酸，也可溶于很浓的强碱溶液。氢氧化铜与氨水反应易生成[cu(nh3)4(oh)2]络合物。用热的浓硫酸溶解铜，或者在充分供氧的条件下，用热的稀硫酸溶解铜都会生成五水硫酸铜，俗称胆矾。铜在玻璃相中有离子形式和胶体形式。离子形式包括cu+和cu2+。cu+离子在玻璃相中呈无色，cu2+离子在玻璃相中呈湖蓝色，形成cu2o胶体颗粒则会呈现铜红色。 银是相对铜的化学活泼性较小的元素。它在空气中是稳定的，即使加热也不会变暗，只在具有高氧分压时才生成一价的氧化银。在300℃温度下，一价氧化银又会分解为金属银。银与卤素常温下反应很慢，加热下反应才加快。一价氧化银多通过间接方法制备，即先将可溶性的银盐与碱反应生成氢氧化银(agoh)，然后再脱水生成ag2o。在银的化合物中，除了agf、agno3可溶、ag2so4微溶之外，其它银盐均难溶于水，并且均呈无色。agcl、agbr、agi均不溶于水，遇光照会分解为银与卤素，这是感光显影的技术基础，特别是agbr。难溶于水的银盐常常由于生成各种类型的络合物而溶解，如形成ag(nh3)2+、[ag(s2o3)2]3-、[ag(cn)2]-、[agcl2]-等。硝酸银(agno3)是最重要的银盐，由银与硝酸反应生成。硝酸银在空气中稳定，熔点为208.5℃，加热到440℃分解。如有微量的有机物存在，见光后即分解，因此常保存于棕色的瓶中。 金相对于铜、银来说，化学活泼性更差。它即使在高温或存在硝酸盐氧化剂条件下也不易被氧化。金与卤素在加热条件下才能反应。金与酸碱均不反应，只溶于王水（浓盐酸:浓硝酸 = 3:1）中，即： 金尚能与硒酸、碲酸反应，即： 三氯化金是重要的金盐，它呈褐红色，溶解于水，200℃下开始分解。它与盐酸或氯化钾可生成h[aucl4]或k[aucl4]。与氰化钾可生成溶解度很小的k[au(cn)4]·3/4h2o 。 2 存在的主要形式及其主要性能 在自然界，铜作为矿石存在的形式有黄铜矿（cufes2）、辉铜矿（cu2s）、赤铜矿（cu2o）及其风化产物孔雀石[cu2(oh)2co3]。但在陶瓷工业中使用铜的主要形式是氧化铜。银多以辉银矿（ag2s）的形式少量地分散于铜、铅、锌的硫化物矿床中。但在陶瓷工业使用银的主要形式是硝酸银。金是以更微量的自然金的形式散布于热液石英脉（岩金）或冲积砂矿（砂金）中。但在陶瓷工业中金的主要应用形式是氯化金。下面将分别对氧化铜、硝酸银、氯