《熔体的结构》ppt课件

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1、第四章　非晶态结构与性质4.1熔体的结构4.2熔体的性质4.3玻璃的通性和玻璃的转变4.4玻璃的形成4.5玻璃结构理论4.1熔体的结构一、对熔体的一般认识二、硅酸盐熔体结构——聚合物理论一、对熔体结构的一般认识1．晶体与液体的体积密度相近晶体→液体：体积变化小（<10％，相当于质点间平均距离增加3％左右）；液体→气体：体积增大数百倍至数千倍（例如水增大1240倍）。表明：液体中质点之间平均距离和固体十分接近，而和气体差别较大。2．晶体熔融热比液体气化热小得多Na晶体Zn晶体冰熔融热（kJ/mol）2.516.706.03水气化热（kJ/mol）40.46表明：晶体和液

2、体内能差别不大，质点在固体和液体中相互作用力接近。几种金属固、液态时的热容值3．固液态热容量相近表明：质点在液体中热运动性质（状态）和在固体中差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动。4.X射线衍射图相似液体衍射峰最高点位置与晶体相近，表明：液体中某一质点最邻近几个质点的排列形式与间距和晶体中的相似；液体衍射峰很宽阔，缘于：液体质点有规则排列区域的高度分散；液体结构特征：近程有序，远程无序。在高于熔点不太多的温度下，液体内部质点排列具有某种程度规律性，而非象气体一样杂乱无章。不同聚集状态物质的X射线衍射强度随入射角度变化的分布曲线气体熔体晶体玻璃强度Isinθλ

3、综上所述:液体是固体和气体的中间相，液体结构在气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近气化点）时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接近。由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太远的液体，故把熔体结构看作与晶体接近更有实际意义。关于液体的结构理论液体的近程有序结构理论1924年，佛仑克尔提出，解释了液体的流动性。“核前群”理论可解释液体许多物化性质，如随温度升高，电导率上升。聚合物理论20世纪70年代，白尔泰（P.Balta）提出。二、硅酸盐熔体结构——聚合物理论1.基本结构单元——[SiO4]四面体2.基本结构单元在熔体中存在状态——聚合体基本结构单元在熔体中组成大小不同、

4、形状不规则的聚合离子团（或络阴离子团），其间存在聚合－解聚的平衡。3.影响聚合物聚合程度的因素组成温度O:Si名称负离子团类型共氧离子数每个硅负电荷数负离子团结构4:1岛状硅酸盐[SiO4]4-043.5:1组群状硅酸盐[Si2O7]6-133:1环状硅酸盐三节环六节环四节环[Si3O9]6-[Si6O18]6-[Si4O12]6-223:1链状硅酸盐1[Si2O6]4-∞222.75:1带状硅酸盐1[Si4O11]6-∞2.51.52.5:1层状硅酸盐2[Si4O10]4-∞31二维方向无限延伸2:1架状硅酸盐3[SiO2]∞40三维方向无限延伸硅酸盐聚合结构R＝O

5、/SiR↑：碱性金属氧化物含量↑，解聚后非桥氧数目↑，低聚物浓度↑，数量↑[SiO4]四面体在各种聚合物中的分布与R的关系Na2O和Si－O网络反应示意图四面体网络被碱分化示意图[Si6O18]Na12＋2Na2O→3[Si3O10]Na8（六节环）（短键）[Si3O10]Na8＋Na2O→[SiO4]Na4十[Si2O7]Na6偏硅酸钠熔体二维结构模型某一硼硅酸盐熔体中聚合物的分布随温度的变化温度↑：低聚物浓度↑；高聚物[SiO2]n浓度↓