Силикаты в жидком состоянии - Контрольная работа

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образованияСиликаты - это соли кремниевых кислот, а также минералы, содержащие кремний. Силикат образуется путем соединения диоксида кремния и оксида другого химического элемента. Более трети известных сегодня минералов относится к классу силикатов и алюмосиликатов (силикатов, в которых часть атомов кремния заменена на атомы алюминия), которые в совокупности составляют до 95% массы земной коры. Силикаты имеют ионную структуру, поэтому не могут классифицироваться по составу анионной части. По строению кристаллической решетки силикаты и алюмосиликаты подразделяются на островные (оливин, гранат), кольцевые, (берилл, турмалин, изумруд) цепочечные, ленточные (роговая обманка), слоистые (каолинит, серпентин, слюды) и самые распространенные - каркасные (кварц, полевой шпат).Гомогенный раствор жидкого натриевого стекла обладает вяжущими свойствами и в сочетании с другими веществами способен к быстрому отвердению и образованию прочных силикатных камней. Пленка, образующаяся при высыхании растворимого силиката натрия, обладает высокими изолирующими и защитными свойствами, препятствует коррозии, разрушению и горению. Высокая температура плавления силикатов и других оксидов, используемых в технологии неметаллических неорганических материалов самого разнообразного назначения, весьма осложняет исследование их строения в расплавленном состоянии. Эта причина сильно затруднила изучение расплавов силикатов по сравнению с другими жидкостями. Согласно теории «Роев или сиботаксисов» в жидкости существуют агрегаты называемые сиботаксическими группами представляющие собой псевдокристаллические образования, строение которых приближается к строению соответствующих кристаллов выделяющихся из жидкости при кристаллизации.Наиболее сложным при изучении структуры расплавов силикатов является определение состава кремнекислородных комплексов, в которые кроме Si4 и О2-могут входить А13 в четверной координации и некоторые другие катионы. Комплексы образуются за счет соединения тетраэдров друг с другом через общие кислородные вершины. Размеры кремнекислородных комплексов в силикатных расплавах определяются - двумя факторами: 1) величиной отношения количества кислорода в расплаве к количеству кремния - OSI; Образующиеся кремнекислородные комплексы напоминают, кремнекислородные группировки в решетках кристаллических силикатов, имеющих ту же величину отношения 0Si. При малой величине энергии взаимодействия Me с кислородом анионы кислорода переходят к кремнекислородным комплексам и последние дробятся Щелочные катионы, имеющие меньшую энергию взаимодействия с кислородом в сравнении со щелочноземельными, дробят комплексы в большей степени, чем двухвалентные катионы.Следует отметить, что одним из факторов затрудняющим изучение силикатов в жидком состоянии, является очень высокая вязкость, намного превышающая вязкость нормальных жидкостей, что обусловливает медленность достижения равновесия между расплавом и газовой фазой. На скорость высокотемпературных процессов синтеза разнообразных силикатных и тугоплавких неметаллических материалов определяющее влияние оказывают вязкость расплава и подвижность в нем различных ионов. Скорость химических реакций, а также процессов кристаллизации зависит от скорости диффузии ионов в силикатном расплаве, которая находится в прямой зависимости от вязкости расплава: чем больше вязкость, тем меньше скорость диффузионных процессов и, следовательно, меньше скорость реакции и роста кристаллов. Вязкость характеризует силу внутреннего трения жидкости и определяется уравнением Ньютона: Где: F - приложенная сила; При температуре 1400°С, когда материал плавится и расплавы еще структурированы, вязкость составляет 3.В расплавах, как и в твердых телах, основным видом теплового движения частиц является колебание их около положений равновесия, хотя они и не фиксированы строго. Подвижность различных ионов в расплаве неодинакова, но каждый из них в жидкости перемещается значительно быстрее, чем в твердой фазе. На скорость перемещения (диффузии) ионов в расплаве оказывают влияние в основном два фактора: 1) прочность связи катиона с кислородом: чем прочнее связан катион с кислородом, тем он менее подвижен; 2) плотность расплава (геометрический фактор): чем плотнее структура расплава, тем меньше скорость диффузии, поскольку движущемуся иону необходимо преодолеть большее отталкивание при встрече с ионами. Например, в расплавах с рыхлой структурой роль геометрического фактора невелика, в большей мере сказывается прочность связи катиона с анионом.Это объясняется тем, что в отличие от атомов, находящихся внутри вещества, которые со всех сторон координированы (окружены) другими атомами, и сила взаимодействия которых с соседними атомами компенсирована, атомы на поверхности окружены соседними только частично, вследствие чего часть их силы притяжения не компенсируется и не используется для связи с решеткой.

Оглавление

Введение

1. Силикаты в жидком состоянии. Жидкое состояние вещества. Теория строения жидкостей. Особенности структуры силикатных расплавов

2. Степень ассоциации ионов в силикатных расплавах. Зависимость степени ассоциации от отношения О/Si и энергии связи кислород - катион металла

3. Вязкость. Уравнение Ньютона. Особенности силикатных расплавов с точки зрения абсолютной величины и температурной зависимости вязкости

4. Влияние степени ассоциации ионов на свойства силикатных расплавов. Склонность силикатных расплавов к переохлаждению. Зависимость между вязкостью и температурой. Зависимость вязкости от состава силикатных расплавов

5. Свободная поверхностная энергия, поверхностное натяжение и смачивающая способность силикатных расплавов. Зависимость смачивающей способности от величины поверхностного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры и состава силикатных расплавов

Список литературы