Стекловидные вещества

Большинство веществ из жидкого состояния можно перевести в твердое и получить в стеклообразном состоянии, например серу, селен, окислы SiO₂, Р₂О₅, В₂О₃, халькогениды As₂S₃, As₂Se₃ и другие вещества. Вещества, находящиеся в стеклообразном состоянии, широко распространены, например смолы, глицерин, метилметакрилат, полиэтилен и т. д. Некоторые стекловидные вещества при комнатной температуре и обычном давлении могут находиться в твердом, жидком или пластическом состояниях.

Оптические среды — это оптическое стекло, пленки покрытий на оптических деталях, слои клеящего вещества, жидкости, газы и другие вещества, через которые распространяется свет в оптических приборах.

Строение стекла

Известный русский ученый Д. И. Менделеев обосновал представление о стекле как о сплаве окислов некоторых элементов. Он уподобил стекло переохлажденной жидкости, находящейся в твердом состоянии.

В 1921 г. академик А. А. Лебедев, изучая изменение показателя преломления стекла в зависимости от температуры, показал, что до температур 500—600° С это обратимый процесс. После быстрого охлаждения стекла с более высоких температур значения показателя преломления резко изменяются и процесс теряет обратимость; в стекле произошли структурные изменения (рис. 3).

Рис. 3. Изменение показателя преломления стекол в зависимости от температуры

На основании результатов исследований А.А. Лебедева создано представление о микрокристаллической природе стекла как о сцеплении чрезвычайно мелких деформированных кристаллов силикатов и кремнезема. Они объединены в структуру, в которой нет полного взаимного проникновения разнородных молекул, а имеется преимущественное взаимодействие однородных молекул с образованием малых самостоятельных структурных микрогрупп. Такую структуру называют микрогетерогенной (микронеоднородной).

Кристаллит представляет собой зародыш деформированного кристалла, центральная часть которого имеет упорядоченное строение, а периферия является микрообластью, переходной к другому химическому составу. Между микрообластями нет границ раздела.

Эта теория признается справедливой в большинстве стран и подтверждена рядом экспериментальных исследований.

Академик И. В. Гребенщиков показал, что при обработке образца стекла уксусной, соляной и другими кислотами выщелачиваются натриево- и калиевоборатная составляющие и остается 95%-ное кремнеземное стекло, но размеры и форма образца не меняются.

Рентгеноструктурный анализ показывает, что такой образец пронизан порами диаметром 2—6 нм и имеет большую адсорбционную способность. Рентгеновское излучение на неоднородностях размерами до 20 нм рассеивается, а видимый свет проходит, не изменяя направления лучей.

В начале 30-х годов В. X. Захариазен выдвинул теорию строения стекла, получившую известность под названием теории непрерывной сетки. По этой теории координационные полиэдры окислов способны затвердевать в виде стекла и создавать прочную увязанную структурную сетку. В сетке центральный ион-атом стеклообразователя окружен ионами-атомами кислорода или другого двухвалентного элемента, расположенными в общих вершинах многих тетраэдров. Некоторые ионы-атомы связаны только c двумя центральными атомами и не образуют связей с другими катионами. По этой теории окислы типа R₂O₃, RO₂ и R₂O₅ дают стеклообразование. Окислы типа R₂O и RO не образуют стекла. Теория В. X. Захариазена также получила широкое распространение.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 260; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!