1、第四章熔體和玻璃體1名詞解釋晶子學說和無規那么網絡學說單鍵強分化和縮聚網絡形成劑和網絡變性劑答：晶子學說：玻璃內部是由無數“晶子組成，微晶子是帶有晶格變形的有序區域。 它們分散在無定形介中質，晶子向無定形局部過渡是逐漸完成時，二者沒有明顯界限。 無規那么網絡學說：但凡成為玻璃態的物質和相應的晶體結構一樣，也是由一個三度空間網絡所構成。這種網絡是由離子多面體三角體或四面體構筑起來的。晶體結構網是由多面體 無數次有規律重復構成，而玻璃中結構多面體的重復沒有規律性。單鍵強：單鍵強即為各種化合物分解能與該種化合物配位數的商。分化過程：架狀SiO 4斷裂稱為熔融石英的分化過程。縮聚過程：分化過程產生的低

2、聚化合物相互發生作用，形成級次較高的聚合物，次過程為縮聚過程。網絡形成劑：正離子是網絡形成離子，對應氧化物能單獨形成玻璃。即凡氧化物的 單鍵能/熔點0.74kJ/molk者稱為網絡形成劑。網絡變性劑：這類氧化物不能形成玻璃， 但能改變網絡結構，從而使玻璃性質改變， 即單鍵強/熔點0.125kJ/molk者稱為網絡變形劑。2、說明熔體中聚合物形成過程？答：聚合物的形成是以硅氧四面體為根底單位，組成大小不同的聚合體。可分為三個階段。初期：石英的分化；中期：縮聚并伴隨變形；后期：在一定時間和一定溫度下，聚合和解聚到達平衡。3、簡述影響熔體粘度的因素？答：影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。堿性

3、氧化物含量增加，劇烈降低粘度。隨溫度降低，熔體粘度按指數關系遞增。4、試用實驗方法鑒別晶體 Si02、SiO?玻璃、硅膠和SiO?熔體。它們的結構有什么不同？答：利用X-射線檢測。 晶體SiO?-質點在三維空間做有規律的排列，各向異性。Si02熔體-內部結構為架狀，近程有序，遠程無序。SiO2玻璃-各向同性。 硅膠-疏松多孔。5、 玻璃的組成是 13重量百分比Na2O、13重量百分比CaO、74重量百分比SiO2,計算橋 氧分數？解：R=(12.6+13.8+73.6X 2)/ 73.6=2.39Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873

4、.6因 Z=4 所以 X=2R - Z=2.39 X 2 - 4=0.72Y=Z - X= 4 - 0.72=3.28氧橋分數為 3.28/ (3.28 >0.5+0.72) =69.5%6、有兩種不同配比的玻璃，其組成如下：序號Na2Owt%Al 2O3Wt%SiO2wt%181280212880試用玻璃結構參數說明兩種玻璃高溫下粘度的大小？解：對于 1 : Z=4 Ri=O/Si=2.55Xi=2Ri- 4=1.1Yi=Z - Xi= 4 - 1.1=2.9對于 2: R2= O/Si=2.45X2=2R2 - 4=0.9丫2= 4 - X2= 4 - 0.9=3.1由于Y i &l

5、t; 丫2所以序號1的玻璃組成的粘度比序號 2的玻璃小。7、 在SiO2中應參加多少Na?O,使玻璃的O/Si=2.5，此時析晶能力是增強還是削弱？解：設參加x mol的Na2O，而SiO2的量為y mol。那么 O/Si= (x+2y) / y =2.5 x=y/2 即二者的物質量比為 1:2時，O/Si=2.5。因為O/Si增加了，粘度下降，析晶能力增強了。8、試比擬硅酸鹽玻璃與硼酸鹽玻璃在結構與性能上的差異。答：結構差異：硅酸鹽玻璃：石英玻璃是硅酸鹽玻璃的根底。石英玻璃是硅氧四面體SiO4以頂角相連而組成的三維架狀結構。由于Si-O-Si鍵角變動范圍大，使石英玻璃中SQ4四面體排列成無規

6、那么網絡結構。SiO2是硅酸鹽玻璃中的主要氧化物。硼酸鹽玻璃：B和O交替排列的平面六角環的B-O集團是硼酸鹽玻璃的重要基元，這些環通過B-O-B鏈連成三維網絡。B2O3是網絡形成劑。這種連環結構與石英玻璃硅氧四面 體的不規那么網絡不同，任何O-B三角體的周圍空間并不完全被臨接的三角體所填充，兩個原子接近的可能性較小。性能差異：硅酸鹽玻璃：試劑和氣體介質化學穩定性好、 硬度高、生產方法簡單等優點。硼酸鹽玻璃：硼酸鹽玻璃有某些優異的特性。例如：硼酐是唯一能用以制造有吸收慢中子的氧化物玻璃；氧化硼玻璃的轉化溫度比硅酸鹽玻璃低得多；硼對中子射線的靈敏度高， 硼酸鹽玻璃作為原子反響堆的窗口對材料起屏蔽中

7、子射線的作用。9、解釋硼酸鹽玻璃的硼反常現象？答：硼反常現象：隨著 Na?。( R2O)含量的增加，橋氧數增大，熱膨脹系數逐漸下降。當 Na2O含量到達15%-16%時，橋氧又開始減少，熱膨脹系數重新上升，這種反常現象就是硼 反常現象。硼反常現象原因：當數量不多的堿金屬氧化物同B2O3 一起熔融時，堿金屬所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作為非橋氧出現在結構中，而是使硼轉變為由橋氧組成的硼氧四面體。致使B2O3玻璃從原來二度空間層狀結構局部轉變為三度空間的架狀結構，從而加強了網絡 結構，并使玻璃的各種物理性能變好。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃性能隨堿金屬或堿土金 屬參加量的變化規律相反。10、試比

8、擬硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃在結構上有何異同點？答：晶體與玻璃體都是三維空間網絡所構成。是物質的兩種不同形態， 晶體結構網絡由多面體無數次有規律重復而構成， 而玻璃體結構中多面體的重復沒有規律性。晶體結構是近程有序，遠程也有序的結構。而玻璃是近程有序，遠程無序的無定形物質。11. 為什么要研究熔體和玻璃？結構和性能答：熔體是玻璃制造的中間產物；瓷釉在高溫狀態下是熔體狀態； 耐火材料的耐火度與熔體含量有直接關系；瓷胎中 40% 60%是玻璃狀態高溫下是熔體態 。12熔體化學鍵 RO 鍵的作用是什么？答：熔體中R O鍵的鍵性以離子鍵 為主。當R20、RO引入硅酸鹽熔體中時， Si4+能把R 0上的氧離

9、子吸引到自己周圍，使Si 0鍵的鍵強、鍵長、鍵角發生改變，最終使橋氧斷裂。13. 簡述熔體形成過程 ，以Na20 SiO2熔體為例。答： 1 石英的分化；2升溫和無序化；3縮聚反響；4熔體中的可逆平衡；14. 聚合物的形成大致分為哪幾個個階段？最終熔體組成是什么？ 答：聚合物的形成大致分三階段： 初期：主要是石英顆粒的分化； 中期：縮聚反響并伴隨聚合物的變形； 后期：在一定溫度高溫和一定時間足夠長下到達聚合v = 解聚平衡。 最終熔體組成是： 不同聚合程度的各種聚合體的混合物。 即低聚物、 高聚物、 三維碎片、游離堿、吸附物。15. 熔體結構的根本理論是什么？其理論的要點有哪些？答：聚合物理論

10、。聚合物理論要點：1、 硅酸鹽熔體是由不同級次、 不同大小、不同數量的聚合物組成的混合物。 所謂的 聚合物是指由 Si04 連接起來的硅酸鹽聚離子。2、 聚合物的種類、大小、分布決定熔體結構，各種聚合物處于不斷的物理運動和化 學運動中，并在一定條件下到達平衡。3、聚合物的分布決定熔體結構，分布一定，結構一定。4 、熔體中聚合物被 R+, R2 +結合起來，結合力決定熔體性質。 5聚合物的種類、大小、數量隨溫度和組成而發生變化。16. 外表張力T 的定義是什么？使6下降的有哪些？答：定義：擴展液體外表需要做功，外表能即將外表增大一個單位面積所需要作的功 或把質點從內部移到外表所消耗的能量 。常用

11、物質：1 K20 、 Pb0 、 B203 、 Sb203 、 Cr203 有外表活性，當 參加量多時粘 度下降。;2 V2O5、 As2O5、S03強外表活性劑。17. 玻璃的通性有哪些？答：各向同性；介穩性；凝固的漸變性和可逆性；由熔融態向玻璃態轉化時，物理、化學性質隨溫度變化的連續性。18. 什么鍵型能形成玻璃？其重要因素是什么？能形成玻璃的原因是什么？ 答：離子共價混合鍵和金屬共價混合鍵能形成玻璃。重要因素 :共價因素和強的極化作用原因：當離子鍵向共價鍵過渡， 離子共價混合鍵， 主要在于有 SP 電子形成的雜化軌道， 并構成b鍵和n鍵，通過強烈的極化作用， 這種混合鍵既具有離子鍵易改變

12、鍵角、易形成無對稱變形的趨勢， 有利于造成玻璃的遠程無序， 又有共價鍵的方向性和飽和性， 不易改變鍵 長和鍵角的傾向，造成玻璃的近程有序，因此容易形成玻璃。 19玻璃結構的定義和特點是什么？ 答：定義：是指玻璃中質點在空間的幾何配置、有序程度以及彼此間的結合狀態。特點：近程有序，遠程無序 20比擬硅酸鹽玻璃與硅酸鹽晶體結構上顯著的差異。 答：(1) 晶體中 SiO 骨架按一定對稱性作周期重復排列，是嚴格有序的，在玻璃中那么是無 序排列的。晶體是一種結構貫穿到底，玻璃在一定組成范圍內往往是幾種結構的混合。(2) 晶體中R +或R2+陽離子占據點陣的位置：在玻璃中，它們統計地分布在空腔內，平衡Onb的負電荷。雖從Na2O-SiO2系統玻璃的徑向分布曲線中