Взаимодействие воды с алюмосиликатными и боросиликатными стеклами

• Автор: Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
• Шифр специальности: 25.00.09
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 352 с. : 14 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ГЕНЕЗИС СТЕКОЛ, ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О

СТРУКТУРЕ СТЕКОЛ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ВОДОЙ

(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Развитие общих представлений о строении силикатных стекол

1.2. Современные представления о сіру лгу ре силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стекол
1.3. Поведение воды в силикатных, алюмосиликатных и боросиликатных стеклах и расплавах
Выводы
ГЛАВА. 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВОДЫ В АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛАХ МЕТОДАМИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ
2.1. Подготовка и аттестация образцов
2.2. ИК спектроскопия
2.3. Спектроскопия комбинационного рассеяния света
ГЛАВА 3. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛАХ
3.1. Структура природных водосодержащих алюмосиликатных стекол с высоким содержанием БіСЬ
3.2. Спектроскопическое исследование состояния воды в природных алюмосиликатных стеклах с высоким содержанием БіСЬ
3.3. Спектроскопическое исследование структурных и химических особенностей природных водосодержащих стекол с низким содержанием БЮ2
3.4. Взаимодействие воды с природными водосодержащими

алюмосиликатными стеклами с низким содержанием Si02
Выводы
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ СО СТРУКТУРОЙ МОДЕЛЬНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
4.1. Вода в высокополимеризованных алюмосиликатных стеклах
4.2. Водосодержащие алюмосиликатные стекла с различной степенью деполимеризованности структуры
4.3 Термодинамические и спектроскопические аспекты взаимодействия в системе силикатное стекло
4.4 Процессы стеклования и кристаллизации в барий и кальцийсодержащих системах
Выводы
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ С ЩЕЛОЧНЫМИ И ЩЁЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫМИ
БОРОСИЛЖАТНЫМИ СТЕКЛАМИ
5.1. Структурные особенности щелочных боросиликатных стекол
5.2. Влияние катионов щелочноземельных металлов на структуру боросиликатных стекол
5.3. Термическая устойчивость модельных боросиликатных стекол систем Na20”B203-Si02 и K20-B203-Si02
5.4. Спектроскопическое исследование структуры щелочных боросиликатных расплавов
5.5. Взаимодействие боросиликатных стекол с водой при повышенной температуре и давлении
5.6. Влияние кальция и бария на поведение воды в натриевом боросиликатном стекле
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Алюмосиликатные расплавы и стекла широко представлены в земной коре и являются сложными многокомпонентными системами, поведение и свойства которых в широком интервале температур и давлений во многом определяются взаимодействием с растворенными летучими компонентами. Одним из основных летучих компонентов этих систем является вода, влияющая на такие важные свойства расплавов и стекол, как вязкость, плотность и транспортные свойства. Поэтому при решении многих геологических, петрологических и геохимических задач большое значение имеют физикохимические исследования процесса взаимодействия алюмосиликатных расплавов и стекол с водой. Рассмотрение процесса взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами также является важным компонентом теории строения природного вещества в стеклообразном состоянии, что определяется значительным влиянием этого процесса на физико-химические свойства стекол.
Основным объектом исследования взаимодействия воды с алюмосиликатными стеклами и расплавами, как правило, являются модельные водосодержащие стекла или стеклообразные продукты, полученные как закалкой водосодержащего расплава [Goranson, 1931; Ihinger et ai, 1994], так и сильно перенасыщенного раствора. В исследованиях [Goranson, 1931, 1938; Кадик, Хнтаров, 1963; Лебедев, Хнтаров, 1979; Хптаров и др., 1963, 1968; Эпельбаум, 1980; Эпелъбаум и др., 1991; Holtz et al., 1990] установлены общие закономерности поведения воды в модельных силикатных и алюмосиликатных расплавах и стеклах: зависимость растворимости воды от состава расплава и стекла, влияние воды на их плотность и вязкость. Установлено, что основной особенностью этого процесса является то, что растворенная в расплавах и стеклах вода находится не только в молекулярной форме, но и, взаимодействуя со структурными единицами расплава и стекла, образует гидроксильные

Содержание воды, мас.%
Рис. 1.5. Содержание воды в молекулярной форме и гидроксильных групп в стекле состава 0.108Na204).03K20-0.078ZnO-0.013Al203-0.769Si02 [Bartholomew et al., 1980].

Содержание воды, мас.%

Рис. 1.6. Зависимость мольного отношения Н20/0Н в стекле состава 0.108Na20-0.03K20-0.078ZnO-0.013Al203-0.769Si02 от ее общего содержания [Bartholomew et al., 1980].