Структура щелочноборатных стекол и расплавов по данным колебательной спектроскопии

• Автор: Осипова, Лейла Миргасановна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Миасс
• Количество страниц: 163 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.З

Глава 1. СТРОЕНИЕ БОРАТНЫХ СТЕКОЛ И РАСПЛАВОВ.

1.1. Общие представления о стеклообразном состоянии вещества

1.2. Гипотезы строения вещества в стеклообразном состоянии

1.3. Боратная стеклообразующая система.

Глава 2. ФИЗИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Физические основы колебательной спектроскопии.

2.2. Аппаратура регистрации колебательных спектров.

2.3. Синтез образцов.

Глава 3. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И СТРУКТУРА

ЩЕЛОЧНОБОРАТНЫХ СТЕКОЛ
3.1. Интерпретация спектров КР бинарных щелочноборатных стекол.
3.2. Интерпретация ИК спектров бинарных щелочноборатных стекол.
3.3. Колебательные спектры и структура щелочноборатных стекол
3.4. Основные результаты и выводы
Глава 4. КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И СТРУКТУРА
ЩЕЛОЧНОБОРАТНЫХ РАСПЛАВОВ С СОДЕРЖАНИЕМ ОКСИДАМОДИФИКАТОРА МЕНЕЕ МОЛ..
4.1. Структура расплава борного ангидрида
4.2. Структура расплавов системы Ы2ОВ2О3
4.3. Структура расплавов системы ЫагОВгОз
4.4. Структура расплавов системы К2ОВ2О3.
4.5. Влияние типа катионамодификатора на структуру щелочноборатных расплавов.
4.6. Основные результаты и выводы.
Глава 5. СТРУКТУРА ВЫСОКОЩЕЛОЧНЫХ БОРАТНЫХ РАСПЛАВОВ НА ПРИМЕРЕ
СИСТЕМЫ лаОВ2О3 ПО ДАННЫМ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ.
5.1. Высокотемпературная спектроскопия КР и структура высокощелочных расплавов системы ЬгОВгОз.
5.2. Основные результаты и выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Экспериментально установленный факт, что положительно заряженные модифицирующие катионы предпочитают иметь в первой координационной оболочке более чем один отрицательно заряженный немостиковый атом кислорода, приводит, как сейчас полагают, к тому, что катионы скапливаются в удлиненных иили уплощенных каналахклетках, толщина которых определяется ионным взаимодействием и размером катионамодификагора Райт, . Боратная стеклообразуюмая система. Стеклообразный борный ангидрид сам по себе является интереснейшими объектом исследования, до сих пор вызывающим острые дискуссии относительно его структуры. Джмоль Фельц, , Бобкова, , Прянишников В. П., вязкость В2О3 при температуре плавления 0 С значительно ниже вязкости кремнезема при С рис. Рис. Роусон, . Несмотря на это, закристаллизовать стеклообразный борный ангидрид значительно труднее, чем стеклообразный кремнезем. Роусон Роусон, предположил, что причиной затрудненной кристаллизации стеклообразного В2О3 является аномально высокая величина отношения прочности связи к температуре плавления. Вопрос о координации бора в структуре кристаллического и стеклообразного борного ангидрида неоднократно обсуждался. Проведенные многочисленные исследования позволили установить, что атомы бора, как в стеклообразном, так и в кристаллическом В2О3 находятся в плоских треугольниках ВОз Вз Аппен, , Фельц, . Молекулярные орбитали этих треугольников образуются путем взаимодействия Ъ и 2р атомных орбиталей бора и 2р орбиталей атомов кислорода. Рис. Ахметов, . Модификация кристаллического борного ангидрида, полученная при нормальном давлении рис. ВОз, причем ленты свернуты в спирали, витки которых состоят из треугольников . Однако в настоящее время обе эти теории сходятся в вопросе химической неоднородности многокомпонентных стекол. Помимо получивших широкое распространение гипотез Захариассна и Лебедева, существуют и другие взгляды на строение стекол. Так, например, по агрегативной теории Ботвинника . Ботвинкин, образование структурных групп в стекле связано с процессами агрегации. Процесс агрегации, начинающийся уже при высоких температурах, постепенно развивается по мере понижения температуры и приводит к образованию в стеклах сложных группировок агрегатов молекул с геометрически правильным расположением элементов внутри агрегата и химической индивидуальностью. Внутреннее строение агрегата аналогично структуре анионов химических соединений, образующих данную систему. Согласно этой теории катионы распределены в структуре не беспорядочно, а тесно связаны с анионами и занимают в ней некоторые предпочтительные положения. Таким образом, элементы структуры стекла, которые в теории Лебедева называются кристаллитами, по Ботвиннику есть не что иное, как агрегат с полной упорядоченностью внутреннего строения и определенным для каждого стекла составом. При температуре стеклования количество агрегатов оказывается настолько большим, и они находятся на столь малом расстоянии друг от друга, что могут связываться в пространственный каркас. Отличие такого каркаса от моделей, предложенных Захариасеном и Лебедевым, заключается в том, что он строится из однотипных элементов. В сложных по составу стеклах каждому типу молекул соответствует свой тип агрегата и свои типы каркаса. Важный аспект в строении оксидных стекол был отражен в работах Мюллера Р. Л. Мюллер, , который связал стеклообразование с особенностями химической связи между структурными элементами стекла. Он считал, что в системах способных к стсклообразованию преобладают направленные связи с пониженным радиусом действия. Таковыми являются ковалентные связи, действующие между атомами оксидов IIIV i периодической системы Менделеева. При этом имеют значения валентности этих элементов, обуславливающие тригональную или тетраэдрическую конфигурацию этих связей, что делает возможным образование неупорядоченных сеток. Близкодействующие ковалентные связи препятствуют перестройке структуры при охлаждении расплава и подавляют его кристаллизацию. Следует отметить, что многие из вышеприведенных сведений о структуре оксидных стекол и расплавов изначально были получены при изучении силикатных систем. Однако дальнейшие исследования стеклообразующих систем показали, что во многом эти представления справедливы и для других оксидных стекол и расплавов, хотя каждая из них имеет свои, присущие только ей одной, характерные особенности.