Поведение воды в модельных и природных алюмосиликатных стеклах по данным исследования методами колебательной спектроскопии

• Автор: Еремяшев, Вячеслав Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 237 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ

СТЕКОЛ И ПРОЦЕССЕ ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ВОДОЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. РАЗВИТИЕ ОБЩИХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О СТРОЕНИИ СИЛИКАТНЫХ И 9 АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

1.2. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ СИЛИКАТНЫХ И АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ

1.3. ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В СИЛИКА ТНЫХ И АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ РАСПЛАВАХ И СТЕКЛАХ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТ И ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЕДЕНИЯ ВОДЫ В

АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКЛАХ МЕТОДАМИ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

2.1. ПОДГОТОВКА И АТТЕСТАЦИЯ ОБРАЗ ОВ

2.2. ИК СПЕКТРОСКОПИЯ
2.3. СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВОДЫ СО СТРУКТУРОЙ
ВЫСОКОПОЛИМЕРИЗОВАИНЫХ И МОДЕЛЬНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С МОДЕЛЬНЫМИ ЩЕЛОЧНЫМИ
АЛЮМОСИЛИКАТНЫМИ СТЕКЛАМИ С РАЗЛИЧНОЙ СТЕПЕНЬЮ ДКПОЛИМЕРИЗОВАННОСТИ СТРУКТУРЫ
4.1. СИСТЕМА Ю3НаАзО.
4.2. СИСТЕМА КаИаЛзО
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 5. ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ СТЕКЛАХ С ВЫСОКИМ
СОДЕРЖАНИЕМ БЮг
5.1. СТРУКТУРА ПРИРОДНЫХ СТЕКОЛ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ 8Ю2
5.2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ МЕЖДУ ЕЕ ФОРМАМИ В 7 СТ ЕКЛАХ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ ЬЮ
5.3. ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ СТЕКЛАХ С ВЫСОКИМ СОДЕРЖАНИЕМ 6 БЮг ПРИ ОТЖИГЕ
5.4. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ПОВЕДЕНИЯ ВОДЫ В СТЕКЛАХ
РИОЛИТОВОГО СОСТАВА ПРИ НАГРЕВЕ ДО 0С 3 К
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 6. ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ СТЕКЛАХ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ
6.1. ПОВЕДЕНИЕ ВОДЫ В ПРИРОДНЫХ СТЕКЛАХ С НИЗКИМ СОДЕРЖАНИЕМ 1 8
6.2. СТРУКТУРА ПРИРОДНЫХ СТЕКОЛ ПРОИСХОЖДЕНИЯ С НИЗКИМ 4 СОДЕРЖАНИЕМ 8Ю
ВЫВОДЫ
ГЛАВА 7. ОСОБЕННОСТИ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ АЛЮМОСИЛИКАТНОЕ
СТЕКЛОВОДА
7.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ СТЕКЛОВОДА
7.2. МЕХАНИЗМ ОБРАЗОВАНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ МОЛЯРНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ 4 ГИДРОКСИЛЬНЫХ ГРУПП В С ГЕКЛЕ
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Для большинства синтетических и природных алюмосиликатных стекол и расплавов линейная зависимость между СН и РН не соблюдается как при болсс низких, так и при более высоких давлениях, и количество воды, растворенное в стекле или расплаве, определяется более сложной функцией, чем ранее предложенная прямая пропорциональность между растворимостью воды и квадратным корнем из парциального давления воды рис. Кадик , а затем М. Б. Эпельбаум предположили, что эта особенность обусловлена изменением мольного объема воды при изменении давления. Поэтому выражение равновесия для реакции растворения воды вдоль границы насыщения должно содержать слагаемое, экспоненциально зависящее от давления и включающее изменения мольного объема реагирующих компонентов 1. Д. Николсом была предложена простая термодинамическая модель, описывающая процесс растворения воды в расплавах и стеклах, основанная па законе Генри и равенстве химических потенциалов воды в жидкой и паровой фазе 2. В рамках этой модели предложены два метода, позволяющие задать общее содержание воды как функцию состава расплава и стекла, температуры, давления и фугитивности паров воды. Р. Альмссв и А. Р давление, выраженное в атм, Т температура в Кельвинах, а параметры расплава в атомных единицах. Авторы этой работы считают, что такой эмпирический подход позволяет с точностью до 0,3 определять концентрацию воды в стеклах любого состава. При исследовании поведения воды в щелочных и щелочноземельных силикатных стеклах установлено , что на общую растворимость воды значительное влияние оказывает состав стекла. Так для систем , ii обнаружено изменение растворимости воды, как при смене катионамодификатора, гак и при изменении его доли в составе стекла. Минимум растворимости воды в стеклах этих систем соответствовал доле оксидамодификатора около мол. Аналогичный минимум наблюдается в щелочноземельных стеклах и расплавах состава i2 при мол. СаО. Содержание воды, мас. Рис. Содержание воды, мас. Рис. Растворимость воды в алюмосиликатных стеклах гранитного состава, гидратированных при температуре 0 , и С А. В исследовании 4 была изучена растворимость воды в стеклах состава ii3 и ii38 и подтверждены данные, приведенные в работах 7, , , 5 о том, то растворимость воды в стеклах и расплавах сильно зависит от их состава. Также было показано, что действительно в калиевой системе растворимость воды значительно ниже чем в натриевой рис. Д.Голдсмит и Д. Петерсон методом фазового анализа изучили процесс плавления стекла и образования водосодержащего расплава в системе КАэОвНгО 5. Согласно результатам их исследования в калиевой системе, по сравнению с натриевой, вода в меньшей степени влияет па температуру плавления, что является следствием не только ее более низкой растворимости, но особенностей, связанных с взаимодействием со структурой стекла. По данным всех исследований также хорошо прослеживается зависимость растворимости воды в расплавах и стеклах от температуры, при которой происходило насыщение расплава водой. В ряде исследований определена температурная зависимость растворения воды в силикатных и алюмосил и кати ых стеклах и расплавах широкого спектра составов. Установлено, что с ростом температуры растворимость воды в стеклах и расплавах с низким содержанием кремния увеличивается, а в стеклах с его высоким содержанием уменьшается , 6, 7. Авторы этих исследований указываю на то, что зависимость растворимости воды от температуры может быть обусловлена диссоциацией воды при ее растворении. Согласно данным, приведенным в работе , температурная зависимость растворимости воды в расплавах и стеклах зависит и от давления, при котором происходило насыщение расплава водой. При давлении ниже атм увеличение температуры приводит к незначительному 0,51,0 мас. Более детальное рассмотрение поведения воды в силикатных и алюмосиликатных стеклах и расплавах невозможно без конкретизации состава и структуры стекла и учета се распределения между молекулярными и гидроксильными формами. Содержание поды, мас. Рис. Растворимость воды в алю.