Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка):
При химической обработке стекол и стеклокерамических материалов для инициирования кристаллизации широко применяют облучение. Процессы, аналогичные процессам образования
232
18. Стекло
зародышей под действием света, происходят в фотохромных стеклах. В объеме таких стекол равномерно распределены кристаллы AgCl, имеющие размеры долей микрона. Под действием облучения видимым светом некоторые ионы Ag+ превращаются в атомы, которые коагулируют, образуя небольшие кластеры металлического серебра. Наличие таких кластеров вызывает потемнение стекла. Механизм этого процесса, видимо, аналогичен механизму процесса потемнения фотопленки под действием света. Однако в фотохромных стеклах процесс потемнения обратим, т. е. при удалении источника света кластеры серебра растворяются и стекло вновь становится прозрачным. Фотохромное стекло используют в качестве материала для линз в солнечных очках. Возможны и другие области его применения.
Упражнения
18.1. Основываясь на правилах Захариасена, выскажите свои предположения относительно склонности к стеклообразованию следующих веществ: a) Zr02; б) BeF2; в) MgF2.
18.2. Объясните, почему экспериментально определяемая температура стеклования Те всегда выше температуры стеклования идеального стекла Г0.
18.3. Образование стекла иногда считают фазовым переходом второго рода. Справедлив ли такой подход?
18.4. Почему трудно получить информацию о структуре стекла? Какую информацию можно получить, используя дифракционные, спектральные и микроскопические методы исследования?
18.5. Хотя полищелочной эффект в стеклах широко изучен экспериментально, до сих пор он не нашел удовлетворительного объяснения. Предложите эксперименты, которые могли бы способствовать лучшему пониманию природы полищелочного эффекта.
18.6. Сделайте то же самое применительно не к полищелочному эффекту, а к борной аномалии.
18.7. Почему сера и селей легко образуют стекло, а другие халькогены (кислород, теллур) нет?
18.8. Стекла находят разнообразные сферы применения. Какие специальные свойства стекол необходимы и какой химический состав стекол оптимален для их использования: а) в качестве электролита в электрохимическом элементе kg/h; б) в качестве материала для окон; в) в качестве материала контейнера, устойчивого до высоких температур (900 °С); г) в качестве изолирующего стеклокерамического материала; д) в качестве возможного заместителя стали в упрочняющих волокнах; е) в качестве полупроводниковой пленки, проводимость которой чувствительна к облучению видимым светом; ж) в качестве материала для магнитных элементов памяти?
18.9. Гипотетическим примером неустойчивого равновесия (гл. 11) является гомогенное стекло или жидкость, состав которой при данной температуре попадает в область спинодального распада. Объясните эту ситуацию.
Литература
1. Angell С. A., The data gap in solution chemistry. The ideal glass transition puzzle, J. Chem. Educ, 47, 583 (1970).
2. Bacon R. F„ Fanelli R., The Viscosity of Sulphur, J. Amer. Chem Soc. 65 639 (1943).
Литература
233
3. Cahn R. W., Metallic glasses, Gontemp. Physics, 21, 43 (1980).
4. Davis E. A, Non-crystalline materials, Endeavour, 1, 103 (1977).
5. Dor emus R. H., Glass Science, Wiley, 1973.
6. Gilman J. J., Metallic glasses, Physics Today, May 1975, 46.
7. Jones G. 0., Glass, 2nd ed., Chapman and Hall, 1971.
8. Mackenzie J. D., Modern Aspects of the Vitreous State, Butterworths, 1964.
9. McMillan P. W., Glass-ceramics, 2nd ed., Academic Press, 1979.
10. Morey G. W., The Properties of Glass, Reinhold, 1954.
11. Mozzi R. L., Warren В. E., The Structure of Vitreous Silica, J. Appl. Cryst., 2, 164 (1969).
12. Paul A., Chemistry of glasses, Chapman and Hall, 1982.
13. Parthasarathy R., Rao K. J., Rao C. N. R., The Glass Transition: Salient Facts and Models, Chem. Soc. Revs., 12, 361 (1984).
14. Роусон Г. Неорганические стеклообразные системы. — M.: Мир, 1970.
15. Rawson Н., Properties and Applications of Glass, in: Glass Science and Technology, Elsevier, 1980, vol. 3.
16. Rockelt T. J., Foster W. R., J. Amer. Ceram. Soc., 49, 31 (1966).
17. Uhlmann D. R., Inorganic amorphous solids and glass-ceramic materials in Treatise on Solid State Chemistry, Hannay N. B. (ed.), Plenum Press, 1976, vol. 3, p. 293.
18. Weyl W. A., Marboe E. C., The Constitution of Glasses, Wiley-Intersclence, 1962.
Дополнительная литература. Аппен А. А. Химия стекла.— Л.: Химия, 1974; Борисова 3. У. Химия полупроводниковых стекол. — Изд-во ЛГУ, 1984; Мазурии О. В. Стеклование и стабилизация неорганических стекол.—Л.: Наука, 1978; Татаринова Л. И. Структура твердых аморфных и жидких веществ.— М.: Наука, 1983; Шульц М. М, О химическом строении стеклообра-зующих расплавов и стекол.— В сб. Стеклообразное состояние. Л.: Наука, 1982; Фельц А. Аморфные и стеклообразные неорганические твердые тела.— М.: Мир, 1986.
Глава 19 ЦЕМЕНТ И БЕТОН
Цемент — это собирательное название большой группы вяжущих материалов, которые обладают свойством схватываться и твердеть в результате химической реакции, идущей при смешивании этих веществ с водой. С древних времен людям были известны различные типы вяжущих веществ. Древние египтяне использовали жженный гипс СаБО^/гНгО с различными добавками; древние греки и римляне применяли прокаленный нз-ьестняк СаСОз. Позже для получения бетона они вводили в пего такие заполнители, как песок и щебень. Однако известковые строительные растворы неравномерно взаимодействовали с водой и получался некачественный продукт. Позже римляне улучшили качество этих вяжущих веществ, введя в них вулканический пепел — источник активных кремнезема и глинозема. Получаемый таким образом материал в настоящее время известен как пуццолановый цемент. Современный портландцемент был изобретен в Великобритании в XIX в., когда впервые стали применяться высокотемпературные методы получения цементов. Силикаты кальция Са25Ю4 и СазЭЮб, отличающиеся высокими вяжущими свойствами, получаются в результате высокотемпературных химических реакций. Первоначально портландцемент получали путем прокаливания смеси глины и мела. В настоящее время используют различные исходные вещества: источниками оксида кальция могут служить мел, известняк или гипс, кроме того, в шихту добавляют песок, глину, оксиды железа.
