Шыны тәрізді күй

Пән: Құрылыс
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 8 бет
Таңдаулыға:

Шыны тәрізді күй

Зат қатты күйде қалыпты температура және қысымда кристалды және аморфты құрылымда болуы мүмкін. Табиғатта қатаң геометриялық тәртіппен үш өлшемді кеңістікте орналасқан бөлшектер үшін кристалды қатты заттар кең таралған. Кристалдық күй кәдімгі жағдайда тұрақты болып табылады және төмен ішкі энергиямен сипатталады. Қатты кристалдық заттар анық геометриялық формаға анықталған балқу температурасына ие. Шынының немесе заттың шыны тәрізді күйі қатты күйдің аморфты әртүрлілігін көрсетеді. Шыны тәрізді күй метатұрақты болып табылады. Яғни артық ішкі энергиямен сипатталады. Шыны тәрізді күйдегі заттың бөлшектерінің кеңістіктік орналасуы тәртіпсіз, оны рентгенді құрылымдық зерттеулер анықтайды. Химиялық термодинамика заңына сәйкес зат шыны тәрізді күйден кристалдық күйге өздігінен ауысуы қажет. Бірақ қатты заттың жоғары тұтқырлығы құрылымның түзілуіне бағытталған бөлшектердің қозғалуына кедергі жасайды. Қатты денелерде бөлшектер тек қозғалмалы қозғалыс жасайды.

Шыны деп - олардың құрамына және қату аймақтарының температурасына тәуелсіз салқындату жолымен алынған барлық аморфты денелер аталады. Сұйық күйден шыны тәрізді күйге ауысу процесі қайтымды болуы қажет. Органикалық шынылар, органикалық полимерлер, полиакрилаттар, поликарбонаттар, полистирол, винилхлоридтің метилметаакрилатпен сол полимерлі булар шыны тәрізді күйде болады. көптеген ғасырлық тарих жүйесіне негізделген силикат шыныларын дайындаумен байланысты. Бейорганикалық қосылыстар типтері бойынша келесі кластарға ажыратылады:

элементарлы;
галогенидті;
халькогенидті;
оксидті;
металды;
сульфатты;
нитратты;
карбонатты және т. б.

Элементарлы шыны элементтің тек кейбір түрлерін түзуге қабілетті. Олар S, Se, As, P, C. Шыны тәрізді күкірт және селенді балқыманы тез салқындату жолымен алуға болады. Мышьякты вакуумде сублимация әдісімен, фосфорды 100 мПа қысымда 250ºС температурада қыздырумен, көміртегіні органикалық шайырларды ұзақ пиролиздеу нәтижесінде алуға болады. Өнеркәсіпте көміртекті шыны үлкен мағынаға ие. Ол қатты күйде 3700ºС температураға дейін қала алады. Төмен тығыздыққа ие 1500 кг/м ³ , механикалық беріктілігі, электр өткізгіштігі жоғары химиялық тұрақты.

Галогенидті шыныны шыны түзуші компонент негізінде алады. Фтор берилатты шынының көп компонентті құрамында Al, Ca, Mg, Sr, Ba фториттері болады. Фтор берилатты шынылар сәулеленуге әсерінің тұрақтылығымен практикада үлкен мағынаға ие.

Халькогенидті шынылар - спектрдің инфрақызыл аумақтарында жоғары мөлдірлікке ие ішкі фото эффектіні анықтайды. Шыны теледидарлық жоғары сезгіштік камераларда, электронды есептеуіш машиналарда, қосқыштар немесе есте сақтау құрылғыларының элементі ретінде қолданылады.

Оксидті шынылар қосылыстарының кеңейтілген класын көрсетеді. Шыныны оксидтері жеңіл түзеді. Оксидтердің топтары шыныны басқа оксидтер немесе оксидтер қоспаларының балқымаларымен түзеді. Мысалы, шыны жүйелерінде жеңіл түзіледі. Өндірістік шыны құрамы ережеге сай кем дегенде 5 компоненттен тұрады, ал арнайы және оптикалық шынылар 10-нан көп компоненттерден құрылады.

Нитратты, сулбфатты және карбонатты қосылыстар негізінде алынған шыны үлкен ғылыми қызығушылық тудырады. Құрамы бойынша қарапайым болып кремний диоксиді негізіндегі бір компонентті кварцты шыны табылады. Өнеркәсіптік, терезелік, архитектуралық-құрылыстық, таралық және басқа шынылардың негізін үштік жүйе композициясы құрайды. Барлық шыны типтері, олардың химиялық құрамы және қату температурасына тәуелсіз. Оларды кристалдардан және сұйықтардан ажырататын арнайы қасиеттерге ие. Шыны ретсіз атомдық құрылымы нәтижесінде рентгенді аморфты. Шыны құрылымында арнайы реттілік болмайды. Шыны қасиетінің салқындау немесе қыздыру жылдамдығынан тәуелділігі температураның төмендеу мөлшерінде бөлшектердің қозғалғыштығы төмендеуімен шартталады және тепе-теңдік орнатуға бағытталған құрылымдық қайта құрылу жылдамдығы төмендейді.

Шыны құрылымы

Шынының физикалық қасиеті олардың құрамы мен құрылымына тәуелді. Шыны құрылымы мәселесін шешуге бағытталған бағыттың бірі кристаллохимия және валентті химия. Олар шыны құрылымын электронды, атомды және молекулярлы деңгейде кристаллохимия негізіне, химиялық байланысу теорияларына сүйеніп қарастырады. Шыны құрылымы туралы негізгі гипотеза Лебедев 1921 ж, Захаргиясен 1931 ж кристалдар құрылымын тура анықтау әдісі, яғни рентген құрылымдық талдау әдісінен кейін (Лауэ 1912 ж) қалыптастырды.

Кристаллохимия тұрғысынан қарағанда шыны құрылымында бөлшектердің орналасуында жақын рет бар, ал алыс рет болмайды. Мысалы, силикатты шыныларда координациялық талапқа сай кремнийдің әр катионы ортасында кремний катионы бар тетраэдр төбесінің кеңістігінде орналасқан оттектің төрт анионымен қоршалған.

Шынының қасиеттері

Шынының тұтқырлығы

Тұтқырлықтың температуралық жүрісі технологиялық процестің негізгі сатысының параметрін есептейтін маңызды технологиялық сипат. Шынының пайда болуы, гомогендеу және шыны массасының жарықтануы, бұйымды қалыптау, оның жұмсаруы немесе шынығуы Ньютон теңдеуіне сәйкес тұтқырлық коэффициенті ішкі қиманың ауданы S қабатта өткен және сәйкес қозғалыс жылдамдығымен dv/dx араласу туғызатын күшке тең. Тұтқырлықтың температуралық жүрісі пісіру, қалыптау және жылу өңдеудің температуралық режимін анықтаудың негізі. Пісіру тұтқырлық, температуралық аралықта гомогендеу және шыны массасының жарықтану процесі өтеді. Тұтқырлық мәнінің жоғарылауына балқыманың гомогенденуі кедергі жасайды. Шынының химиялық құрамына тұтқырлықтың әсері өте үлкен. Силикатты шынылардың тұтқырлығы заттардың, бөлшектердің арасындағы химиялық байланыстың беріктігіне байланысты.

Шынының беттік керілуі

Қатты заттардың және балқыманың беттік керілісі ортаның беттік қабатының бөлшегіне молекулааралық күштердің әсерімен бейнеленеді. Беттік ауданды арттыру үшін жұмыс жасалуы керек. Өнеркәсіптік шынының беттік керілісі құрамына байланысты 0, 155-0, 470 Н/м аралығында өзгеруі мүмкін, яғни судың, су ерітінділерінің, тұз балқымаларының және металдардың беттік керілісімен салыстырғанда 4-5 есе үлкен. Беттік керіліс температураға аз тәуелді. Беттік керілу бұйымдарды эмальдау және жалтыратуда, шыны талшығы өндірісінде, материалдарды пісіру, өрнектеуде маңызды орын алады. Беттік керілуге шыны құрамы әсер етеді. Аппен бойынша Mg, K, Sr, Ba, Zn, Cd қатарындағы элемент оксидтерінде беттік керіліс азаяды. Zn, Al оксидтері беттік керілісті артырады. Сонымен қатар пештің газ ортасы да әсер етеді. Полярлы емес газдар азот, гелий, құрғақ ауа балқыманың беттік керілісіне әсер етпейді. Полярлы газдар аммиак, тұз қышқылы, су буы балқыманың беттік керілісін төмендетеді.

Шынының тығыздығы

Тығыздық бірлік көлемдегі заттың массасын сипаттайды. Өнеркәсіптік шынының тығыздығы 2200-7500 кг/м³. Шынының тығыздығы құрамға, қаңқаның кеңістіктегі құрылысына, тығыздықты анықтау кезіндегі қоршаған орта температурасына тәуелді. Шынылардың арасында аз тығыздықты кварцты шыны көрсетеді, тығыздығы 2203 кг/м³. Құрамында сілті жер металл оксидтері бар сілті силикатты шынылардың тығыздығы модификатор концентрациясының өсуімен және элементтің атомдық массасының артуымен өседі. Құрамында PbO, BiC, WO сияқты ауыр элементтер болсашыны тығыздығы 7500 кг/м³ жетуі мүмкін. Қыздыру кезінде шыны тығыздығы азаяды, әр 100° С-да орташа тығыздық 15 кг/м³.

Шынының сынғыштығы және қаттылығы

Сынғыштықты қатты материалдардың білінбейтін пластикалық деформациясының кернеуінің туындау әсерінен бұзылу қасиеттерімен сипаттауға болады. Материал бұзылғаннан кейінгі ішкі кернеудің сыртқы күшінің өсуінде беріктілік шегі өседі. Морт бүліну басқа бүлінулермен салыстырғанда қауіпті болып табылады. Жалпы жағдайда материал сынғыштығының бүлінуі лезде сыртқы күштердің әсер ету ұзақтығы мен денеде кернеу әсерінен пайда болған бәсеңдеу жылдамдығына тәуелді. Қаттылық материалдың химиялық байланысының беріктігіне тәуелді. Шынының қаттылығы әрлеу, бұрғылау, тегістеу, кесу процесінің жылдамдығы мен режимін анықтайды. Қатты шынылардың қатарына кварцты шыны құрамында 10-12% бор оксиді бар сілтілі бор-силикатты шыны, алюминий-силикатты шыны жатады. Шыны құрамында сілті оксидтерінің артуымен шынының қаттылығы төмендейді. Қатты шыны суға және минералды қышқылдардың сулы ерітіндісіне әсері кезінде жоғары химиялық тұрақтылыққа ие болады.

Шынының беріктілігі

Беріктілік өлшемі беріктілік шегі болып табылады. Статикалық күштердің әсерінен материалдардың бұзылуын тудыратын максималды кернеу әсер ететін күш түріне байланысты беріктілік шегі созылудағы, қысудағы, июдегі, соққыдағы, ширатылудағы және т. б. болып ажыратылады. Шынының беріктілігі июдегі құрамына байланысты 0, 03-0, 12 ГПа қысудағы 0, 5-2, 5 ГПа өзгереді.

Шынының теориялық және техникалық беріктілігі . Техникалық беріктілік нақты бұйымдардың беріктілігімен сипатталады. Теориялық беріктілік идеалды ақаусыз гомогенді материалдар үшін есептік шама болып табылады. Теориялық беріктілік физикалық анықталатын шама. Көптеген материалдардың теориялыққа қарағанда техникалық беріктілігі төмен болады.

Шынының электрлік қасиеттері

Электрлік қасиет қатарын электрөткізгіштік, электрлік кедергі, диэлектрлік өтімділік, диэлектрлік шығын, электрлік беріктілік құрайды. Құрамына және температураға байланысты шыны оқшаулағыш жартылай өткізгіш және оқ өткізгіш болуы мүмкін. Шыны төмен және жоғары вольтты изолятор, баллон, жұқа және қалың қабырғалы газ өткізбейтін және вакуум тығыздықты қабық, әр түрлі электрлік вакуумды құралдар, рентген түтікшелерін және т. б. қолдануға дайындалады. Электрөткізгіштік - материалдардың электр өрісі әсерімен электр тоғын өткізу қабілеті. Электрөткізгіштік өлшемі меншікті электрөткізгіштіктің көлемі болып табылады.

Силикатты шынылардың электр өтімділігі

Сілті компоненттерінің концентрациясына және оның қозғалысына тәуелді. Сілтінің силикатты шыныда электрөтімділігі сілті жер металл катиондарының араласуына негізделген. Олардың концентрациясының артуы электрөтімділікті арттырады. Температураның жоғарылауы электрөтімділіктің тез өсуіне жағдай жасайды. Шынының электрөтімділігі күйдің тепе-теңдікте емес дәрежесіне тәуелді, яғни шыныққан шынының электрөтімділігі жанудан кейінгі электрөткізгіштіктен жоғары. Шынының беттік электрөтімділігі ылғалдың адсорбциясы нәтижесінде, сонымен қатар ауа ылғалымен бұйымдардың бетіне химиялық өнімдердің әрекеттесуі нәтижесінде электрөтімділік қабат түзеді. Беттік өтімділік шынының бетін кремнийорганикалық қосылыстармен арнайы өңдеу кезінде азаюы мүмкін.

Шынының оптикалық қасиеті

Оптикалық диапазонға сәулеленуіне оксидті шынылардың жоғары мөлдірлігі, транспорттың әр түрлі түрлерін және ғимаратты шынылау үшін, оптикалық приборлар және айна дайындауда, теледидарлық техникада жарықталатын аппаратура дайындау үшін алмастырылмайтындай материал. Оларды электромагнитті және рентген көрінетін инфрақызыл, ультракүлгін түрлерін, кванттық сәулелену энергиясы бойынша топтауға болады. Табақты шыны үшін жоғары мөлдірлігі көрінетін аймақта келесі факторларға негізделген:

Күрделі құрамды шынының тыйым салынған аймақтарының үлкен енімен,
Шыны құрамына Si, Ca, Mg, Al, Na кіретін элементтердің толтырылған электрон орбитальдары болады және жұптаспаған электрондары жоқ,
Шыны біртекті және бір фазалы орта болады.

Боялған шынының сіңіру спектрі

Силикатты шынылардың боялуы бояғыш қоспалардың қатысуына негізделген. Силикатты шыны бояуға қабілетті қосылыстардың және компоненттердің табиғаты әр түрлі. Бояғыштарды 3 топқа бөлуге болады:

Иондық
Молекулалық
Коллоидтық

Иондық. Бұл топтар шыныдағы бояғыштардың химиялық күйімен ғана емес, шыныны бояудың әр түрлі механизммен ажыратылады. Иондық бояғыштар тобына өтпелі және сирек элементтер қатары жатады. Иондық күйінде электрондық құрылыстың ерекшеліктері, олар жұптаспаған электрон толтырылмаған орбитал күйінде болады. Иондардың шыныға беретін түсі олардың валенттілігіне тәуелді. Шыныда көп кездесетін қоспаның бірі Fe (III) оксиді болып табылады.

Молекулалық бояғышпен шыныны бояу интенсивті кристалдық фаза санына және бөлшектердің өлшеміне байланысты.

Коллоидтық бояғыш тобын шыныда атомдық күйге дейін жеңіл тотықсыздана алатын және тұрақты коллоидты бөлшектер түзілетін шыны көлемінде бірдей таралатын Ag, Au, Pt, Bi, және т. б. Ауыр металл қалайды. Коллоидты бөлшектердің өлшеміне шыны түсі тәуелді. Pt, Bi ауыр металдардың коллоидты бөлшектері әр түрлі түсті өзгешелік бермейді, Bi бөлшектері шыныны қоңыр немесе қара түске, ал Pt бөлшектері бейтарап күлгін түске бояйды.

Шынының жылуфизикалық қасиеті

Шынының жылуфизикалық қасиеті (жылуөткізгіштік, жылусыйымдылық, термиялық кеңейтілу коэффициенті, термотұрақтылық) конструкциялық, құрылыстық және қорғаныс материалы ретінде шынының маңызды эксплуатациялық қасиетіне жатады.

Жылуөткізгіштік жылу өту процесі шешуші болып табылатын шыны өндірісінің технологиясында да маңызды рөл атқарады. 0-100°С аралығында силикатты шынылардың жылуөткізгіштігі құрамына байланысты 0, 6-1, 34 Вт/м құрайды. Жылуөткізгіштігі жоғары кварцты шыны болып табылады, құрылыстық табақты шынының жылуөткізгіштігі 0, 87 Вт/м. Температураның жоғарылауымен силикатты шынылардың жылуөткізгіштігі артады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.