ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химический состав и свойства стекла из "Стеклодувное дело Издание 2 " Стекло — главнейший материал для изготовления химической лабораторией посуды и приборов. Стекло представляет собой еплав, состоящий из силикатов металлов (в основном щелочных и щелочноземельных) и кремнезема. Стекло — типичный представитель веществ, находящихся в стекловидном состоянии. [c.4] В отличие от кристаллических веществ, которые характеризуются строго определенной ориентировкой атомов или ионов в пространстве (кристаллической решеткой), стекло не имеет ярко выраженной кристаллической решетки, хотя и состоит из отдельных микрокристаллических структур. Эти микрокристаллические структуры расположены в толще стекла беспорядочно. [c.4] Стекло и другие вещества, находящиеся в стекловидном состоянии, обладают следующими свойствами отсутствием строго определенной температуры плавления (стекло постепенно размягчается и достаточно плавно переходит в жидкое состояние) изотропностью (свойства стекла, в отличие от кристаллических веществ, например горного хрусталя, одинаковы во всех направлениях) отсутствием спайности (при раскалывании стекло образует раковистый излом). [c.4] Для стекла характерно наличие аномального интервала, т. е. такого интервала температур, в пределах которого свойства стекла более резко меняются. [c.4] Основные компоненты, входящие в состав стекла,— кремнезем, силикаты натрия, калия и кальция. Силикаты кальция частично или полностью заменяются в различных специальных сортах стекла силикатами цинка, бария, магния, свинца и др. [c.4] Обычно состав стекла выражается процентным содержанием окислов, которые в виде силикатов образуют массу стекла. [c.4] При получении окрашенных стекол в стекломассу вводят окислы ряда элементов. Окись кобальта окрашивает стекло в синий цвет, соединения марганца — в фиолетовый, медь — в сине-зеленый и т. д. [c.5] Вязкость. Одним из наиболее характерных свойств стекла является его значительная вязкость в расплавленном состоянии. Вязкостью или коэффициентом вязкости называют силу внутреннего трения между молекулами (агрегатами) составляющими стекло силикатов. Эта сила препятствует передвижению одного слоя жидкости или расплава, соприкасающегося с другим смежным елоем. [c.5] Точнее коэффициент вязкости или просто вязкость есть сила внутреннего трения, препятствующая перемещению одного слоя жидкости площадью 1 см , толщиной 1 см относительно другого такого же слоя жидкости, двигающегося со скоростью 1 см/с. Такую вязкость называют динамической и измеряют в пуазах. [c.5] Сравнительно большая вязкость расплава стекла и сравнительно короткий интервал температур, в котором вязкость стекла возрастает от 10 до 10 пз, не дают возможность силикатам и кремнезему приобрести упорядоченную ориентировку в пространстве. [c.5] На рис. 1 дан график зависимости вязкости стекла от температуры. Стекло можно формовать, выдувать из него различные изделия, когда его вязкость колеблется в пределах от 10 пз (начало формования) до 10 пз (конец формования). Например, лабораторное стекло 23 такую вязкость приобретает в интервале от 720 до 650 С. При вязкости в 10 пз стекло становится хрупким. Температура, при которой вязкость стекла приближается к 10 пз, называют температурой отжига. Выше этой температуры стекло становится вязким, ниже — хрупким. В стеклодувной практике чаще пользуются термином температура размягчения, подразумевая здесь температуру, при которой стекло приобретает заметную текучесть. Эта температура не является строго определенной, она выше температуры отжига. [c.5] Вязкость стекла зависит от его состава. [c.5] Поверхностное натяжение измеряется работой, которую надо затратить для увеличения поверхности на 1 см . Размерность ее Н/м. Под влиянием поверхностного натяжения любая поверхность стремится сократиться. Этим объясняется го, что жидкость, или расплав, в небольшой массе принимает форму шара, т. е. фигуры, у которой при наибольшем объеме наименьшая поверхность. [c.6] Поверхностное натяжение стекла в расплавленном состоянии при температуре 1100° С колеблется в пределах 0,02- -0,03 Н/м (2004-350 дин/см). Оно в четыре-пять раз больше поверхностного натяжения воды при обычной температуре 0,073 Н/м (730 дин/см). Вследствие большого поверхностного натяжения стекло легко оплавляется, осаживается и перемещается . [c.6] Твердость. Стекло относится к твердым материалам, его твердость по условной шкале Мооса колеблется от 5 до 6,7. Для сравнения следует указать, что твердость корунда (AI2O3) равна 9, алмаза— 10 (максимальная), талька и графита— I (одни из самых мягких материалов). Корунд и алмаз царапают стекло, образуя в месте царапины микротрещины. [c.7] Теплопроводность. Стекло обладает сравнительно низкой теплопроводностью, вследствие чего медленно остывает, давая возможность выдувать из него всевозможные изделия. Ниже приведены данные о коэффициенте теплопроводности стекла и других материалов [кДж/(м-ч-град)] [ккал/(м-ч-град)] . [c.7] Коэффициент теплопроводности, или просто теплопроводность, равен числу килоджоулей (килокалорий), протекающих за один час через пластину из испытываемого материала площадью в один квадратный метр и толщиной один метр, при разности температур на поверхности обеих стенок в один градус. [c.7] Коэффициент линейного расширения. Большое значение для изготовления лабораторной посуды имеет термическая устойчивость стекла, которая непосредственно зависит от коэффициента линейного расширения. Чем меньше коэффициент линейного расширения, тем устойчивее стекло к резкому колебанию температуры. Коэффициент линейного расширения у стекол различного состава колеблется в довольно широких пределах от 87-10 см/град у стекла 23 до 35-10 см/град у стекол типа Пирекс . Плавленый кремнезем (кварцевое стекло) обладает наименьшим коэффициентом линейного расширения, равным 5,4-10 см/град (табл. 1). [c.7] Вернуться к основной статье