Сохтори шиша
Хусусиятҳои физикӣ-химиявии шиша на танҳо бо таркиби химиявии он муайян карда мешаванд, балки бо сохтори он низ зич алоқаманданд.Танҳо тавассути фаҳмидани робитаи дохилии байни сохтор, таркиб, сохтор ва иҷрои шиша метавонад бо роҳи тағир додани таркиби химиявӣ, таърихи гармӣ ё истифодаи баъзе усулҳои коркарди физикӣ ва химиявӣ масолеҳи шишагӣ ё маҳсулоти дорои хосиятҳои физикӣ-химиявии пешакӣ муайян карда шавад.
Хусусиятҳои шиша
Шиша як шохаи сахти аморфӣ мебошад, ки маводи аморфӣ буда, хосиятҳои механикии сахт дорад.Онро аксар вақт "моеъи сард" меноманд.Дар табиат ду ҳолати моддаи сахт вуҷуд дорад: ҳолати хуб ва ҳолати ғайримуқаррарӣ.Ҳолати ба истилоҳ ғайриистеҳсолӣ ҳолати моддаи сахтест, ки бо усулҳои гуногун ба даст оварда шудааст ва бо вайроншавии сохтор тавсиф мешавад.Ҳолати шишагӣ як навъ сахти ғайристандартӣ мебошад.Атомҳо дар шиша дар фазо ба мисли кристалл ҷойгиршавии дарозмуддат надоранд, аммо онҳо ба моеъ монанданд ва ҷойгиршавии кӯтоҳмуддат доранд.Шиша метавонад шакли муайянеро ба мисли сахт нигоҳ дорад, аммо на мисли моеъе, ки зери вазни худ ҷорӣ мешавад.Моддаҳои шишагин дорои хусусиятҳои асосии зерин мебошанд.
(1) Ҷойгиршавии зарраҳои маводи шишабандии изотропӣ номунтазам ва аз ҷиҳати оморӣ яксон аст.Аз ин рӯ, ҳангоми мавҷуд набудани фишори дохилӣ дар шиша хосиятҳои физикӣ ва химиявии он (масалан, сахтӣ, модули чандирӣ, коэффисиенти васеъшавии ҳароратӣ, гармӣгузаронӣ, нишондиҳандаи шикаста, ноқилӣ ва ғайра) дар ҳама самтҳо якхелаанд.Аммо, вақте ки фишор дар шиша вуҷуд дорад, якрангии сохторӣ вайрон мешавад ва шиша анизотропияро нишон медиҳад, ба монанди фарқияти роҳи оптикӣ.
(2) Метавонӣ
Сабаби дар холати метастабил будани шиша дар он аст, ки шиша дар натичаи зуд хунук кардани гудохта ба даст меояд.Аз сабаби якбора баланд шудани часпаки дар вакти хунукшави заррахо барои ба вучуд овардани чойгиршавии мунтазами кристаллхо вакт надоранд ва энергияи дохилии система на дар арзиши пасттарин, балки дар холати метастабил мебошад;Аммо, гарчанде ки шиша дар ҳолати баландтари энергетикӣ қарор дорад, аз сабаби часпакии баландаш дар ҳарорати хонагӣ наметавонад ба таври стихиявӣ ба маҳсулот табдил ёбад;Танҳо дар шароити муайяни беруна, яъне мо бояд монеаи потенсиалии маводро аз ҳолати шишагӣ ба ҳолати кристаллӣ бартараф кунем, шишаро метавон ҷудо кард.Аз ин рӯ, аз нуқтаи назари термодинамика ҳолати шиша ноустувор аст, аммо аз нуқтаи назари кинетика он устувор аст.Ҳарчанд он тамоюли ба кристалл табдил додани гармии худ-баровардани энергияи кам дорад, эҳтимолияти табдил шудан ба ҳолати кристалл дар ҳарорати хонагӣ хеле хурд аст, бинобар ин шиша дар ҳолати метастабил аст.
(3) Ҳеҷ нуқтаи обшавии собит
Табдил додани моддаи шишагӣ аз сахт ба моеъ дар доираи муайяни ҳарорат (диапазони ҳарорати табдилдиҳӣ) сурат мегирад, ки аз моддаи кристаллӣ фарқ мекунад ва нуқтаи обшавии устувор надорад.Вақте ки модда аз обшавӣ ба сахт табдил меёбад, агар он раванди кристаллизатсия бошад, дар система фазаҳои нав ба вуҷуд меоянд ва ҳарорати кристаллизатсия, хосиятҳо ва бисёр ҷанбаҳои дигар якбора тағир меёбанд.
Дар баробари паст шудани харорат часпакии гудохта зиёд шуда, дар охир шишаи сахт ба вучуд меояд.Раванди сахтшавӣ дар доираи васеи ҳарорат анҷом дода мешавад ва кристаллҳои нав ба вуҷуд намеоянд.Диапазони ҳарорати гузариш аз гудохта ба шишаи сахт аз таркиби кимиёвии шиша вобаста аст, ки он одатан аз даҳҳо то садҳо дараҷа тағйир меёбад, бинобар ин шиша нуқтаи обшавии собит надорад, балки танҳо диапазони ҳарорати нармшавиро дорад.Дар ин диапазон шиша тадриҷан аз вископластикӣ ба вискоэластикӣ табдил меёбад.Раванди тадриҷии тағирёбии ин амвол асоси шиша бо коркарди хуб аст.
(4) Давомнокї ва бозгашти таѓйирёбии моликият
Раванди тағирёбии хосияти маводи шишагӣ аз ҳолати обшавӣ ба ҳолати сахт пайваста ва баръакс аст, ки дар он як бахши минтақаи ҳарорат мавҷуд аст, ки пластикӣ мебошад, ки онро минтақаи "трансформатсия" ё "ғайриормалӣ" меноманд, ки дар он хосиятҳо тағироти махсус доранд.
Дар ҳолати кристаллизатсия хосиятҳо тавре, ки дар хати каҷи ABCD нишон дода шудааст, тағир меёбанд, т.Ин нуқтаи обшавии мавод аст.Ҳангоме ки шиша тавассути supercooling ба вуҷуд меояд, раванд тавре ки дар каҷи abkfe нишон дода шудааст, тағир меёбад.T - ҳарорати гузариши шиша, t - ҳарорати нармшавии шиша.Барои шишаи оксиди часпакӣ ба ин ду арзиш тақрибан 101pa · с ва 1005p · с аст.
Назарияи сохтори шишаи шикаста
"Сохтори шиша" ба конфигуратсияи геометрии ионҳо ё атомҳо дар фазо ва сохторе, ки онҳо дар шиша ташкил медиҳанд, дахл дорад.Тадқиқот оид ба сохтори шиша кӯшишҳои зиёд ва хирадмандии бисёр олимони шишаро ба даст овард.Аввалин кушиши фахмонда додани мохияти шиша г.гипотезаи моеъи аз ҳад сарди тамман, ки шиша моеъи аз ҳад хунукшуда аст, Раванди аз гудохта ба сахт шудани шиша танҳо як раванди физикӣ мебошад, яъне бо паст шудани ҳарорат молекулаҳои шиша аз ҳисоби кам шудани энергияи кинетикӣ тадриҷан наздик мешаванд. , ва қувваи мутақобила тадриҷан зиёд мешавад, ки дараҷаи шишаро баланд мекунад ва дар ниҳоят як моддаи сахти зич ва номунтазамро ба вуҷуд меорад.Бисьёр одамон кори бисьёреро анчом доданд.Фарзияҳои таъсирбахши сохтори муосири шиша инҳоянд: назарияи маҳсулот, назарияи шабакаи тасодуфӣ, назарияи гел, назарияи симметрияи панҷ кунҷ, назарияи полимерҳо ва ғайра.Дар байни онҳо, беҳтарин тафсири шиша назарияи маҳсулот ва шабакаи тасодуфӣ мебошад.
Назарияи кристалл
Ранделл л соли 1930 назарияи кристаллии сохтори шишагиро ба миён гузошта буд, зеро шакли радиатсияи баъзе айнакхо ба кристаллхои таркибашон монанд аст.Ӯ фикр мекард, ки шиша аз маводи микрокристаллӣ ва аморфӣ иборат аст.Микромаҳсулот сохтори муқаррарии атомӣ ва сарҳади аён бо маводи аморфӣ дорад.Андозаи микромаҳсулот 1,0 ~ 1,5 нм аст ва мундариҷаи он зиёда аз 80% -ро ташкил медиҳад.Самти микрокристаллӣ вайрон аст.Лебедев хангоми омузиши тозакунии шишаи оптикии силикатй муайян кард, ки дар каљи шохиси шикастани шиша бо харорат дар 520 ℃ таѓйирёбии ногањонї ба амал меояд.Вай ин ходисаро хамчун тагйирёбии якхелаи кварц «микрокристалл» дар шиша дар харорати 520° шарх дод.Лебедев боварӣ дошт, ки шиша аз «кристаллҳои» сершумор иборат аст, ки аз микрокристаллӣ фарқ мекунанд, Гузариш аз «кристалл» ба минтақаи аморфӣ зина ба зина анҷом меёбад ва дар байни онҳо сарҳади аён нест.
Вақти фиристодан: 31-уми май-2021