Стекло и, его классификация
- Механические свойства стекла
- Термические свойства стекла
- Оптические свойства стекла
- Химические свойства стекла
Все твердые тела в природе находятся либо в кристаллическом, либо в аморфном (стекловидном) состоянии.
Кристаллические тела имеют правильную геометрическую решетку, которая образована частицами (ионами или атомами), расположенными в строго повторяющемся порядке. В отличие от кристаллических тел стекловидные вещества не имеют такой решетки. Составляющие стекло частицы расположены геометрически правильно, только в относительной близости друг от друга, а при некотором удалении этот порядок нарушается. Иными словами можно сказать, что в стекле отсутствует правильный порядок в расположении элементарных геометрических ячеек. Поэтому иногда кристаллические тела характеризуют как материалы, имеющие дальний порядок, а стекло как материал, имеющий только ближний порядок.
Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от химического состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости свойствами твердых тел; процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обязательно обратимым.
Существует также целый ряд других отличительных признаков, присущих стеклам. Например, для кристаллических тел характерна постоянная для каждого вещества температура плавления. Стекла же размягчаются в широком интервале температур. Свойства кристаллических тел при их затвердевании в процессе кристаллизации изменяются скачками, т. е. внезапно, в то время как свойства стекол при их затвердевании изменяются постепенно.
Стекла подразделяются на природные и искусственные.
К природным относят стекла, образованные в процессе деятельности вулканов (извержение магм), например обсидиановое стекло.
К искусственным относят все стекла, создаваемые в результате труда человека.
Искусственные стекла в свою очередь бывают органические и неорганические.
Органические стекла (пластмассы) получают на основе продуктов органического происхождения, в основном смол. Из-за недостаточно высокой прозрачности, малой долговечности, низкой химической устойчивости органическое стекло не нашло широкого распространения.
Неорганическое стекло получают из неорганических материалов. В зависимости от стеклообразующего окисла, на основе которого изготовляют стекло, выделяют следующие виды стекла:
силикатное, получаемое на основе двуокиси кремния SiO2;
боратное — на основе окиси бора B2O3;
боросиликатное — на основе B2O3 и SiO2;
фосфатное — на основе фосфорного ангидрида Р2О5.
Наряду с перечисленными в состав стекол входят окислы натрия (Na2O), калия (K2O), кальция (СаО), магния (MgO), алюминия (Al2O3), бария (BaО), свинца (PbО), цинка (ZnO), марганца (MnO), меди (CuO).
В зависимости от назначения промышленное стекло подразделяется на строительное, техническое, электровакуумное, оптическое, химико-лабораторное, тарное, сортовое.
В группу строительного стекла входят листовое оконное (ГОСТ 111—65) и витринное, неполированное, полированное (ГОСТ 7132—61) и листовое армированное (ГОСТ 7481—67), узорчатое (ГОСТ 6629—74), конструктивно-строительные элементы (стеклянные пустотельные блоки, профилированное стекло), архитектурно-художественное стекло (листовое цветное стекло, стеклянная мозаика и облицовочная плитка). Все эти стекла — силикатные. Примерные составы промышленных стекол приведены в таблице 1.
| Стекло | SiO2 | Аl2O3 | СаО | MgO | Na2O | K2O | B2O3 | BaО | F | PbО |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Оконное Полированное Тарное Сортовое Химико-лабораторное Электровакуумное Оптическое Хрустальное |
71,6 73,2 73,7 74,5 68,7 71,9 53,5 57,5 |
1,5 1,3 0,2 0,5 3,8 — 8,8 0,5 |
7,8 7,8 9,1 6,5 8,4 5,5 — — |
4,0 3,8 1,75 2,0 0,8 3,5 — — |
15,1 13,9 15,2 14,0 9,7 16,l — — |
— — — 2,0 6,1 1,0 16,2 15,5 |
— — — — 2,5 — 16,2 1,0 |
— — — — — 2,0 ZnO 1,0 |
— — — — — — 5,3 — |
— — — — — — — 24 |