Особенности и характерные признаки стеклообразного состояния вещества

Введение

Основоположником научного стеклоделия в России является М.В.Ломоносов, организовавший первую научную лабораторию (1748 г.), где проводились опыты по химии и технологии стекла. В настоящее время стекольная промышленность, оснащенная современной техникой и способная производить любые виды изделий из стекла, является одной из важнейших отраслей народного хозяйства.

Разнообразие составов стекол, применение различных методов их выработки и обработки выдвигает стекло в число наиболее ценных материалов современной индустрии. Стекло и изделия на его основе применяют во всех областях современной науки и техники. Основными факторами, определяющими рост производства и использования стекла, являются расширение строительства жилых, производственных, общественных зданий, растущие потребности автомобильной промышленности, развитие электронной и электротехнической промышленности, возросшие запросы на стеклотару.

В последние годы достигнуты значительные успехи в области исследования свойств и строения стекла. Это позволило глубже понять природу стеклообразного состояния и создать новые материалы на основе стекла. К ним следует отнести оптические стекла для лазеров, фотохромные стекла, радиационно-устойчивые стекла, стекловолоконную оптику, стекла для волоконно-оптических линий связи. Развитие способа катализированной кристаллизации стекла, и организация производства ситаллов и шлакоситаллов еще более расширило возможности использования изделий из стекла.

Стеклообразное состояние и свойства стекол

Особенности и характерные признаки стеклообразного состояния вещества

Стеклообразное состояние представляет собой аморфную разновидность твердого агрегатного состояния вещества, отличительной особенностью которого является неупорядоченное расположение частиц в пространстве.

В соответствии с определением комиссии по терминологии АН СССР, данном в 1932г., «стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное обратим».

Таким образом, в основу этого определения положены следующие отличительные признаки стекла:

а) аморфность - отсутствие в структуре дальнего порядка;

б) способ получения - из расплава путем его переохлаждения;

в) механические свойства, характерные для твердых тел, обусловленные высокими значениями вязкости;

г) обратимость процесса перехода расплав – стекло.

В виде стекла можно получить многие неорганические (оксиды, галогениды, сульфаты, нитриты, сульфиды и селениды металлов, сплавы) и органические (сахара, смолы, полиакрилаты) соединения.

В практике стеклоделия распространен способ получения стекла путем переохлаждения расплава, который вошел в определение. Однако известны и другие способы получения стекла: высокотемпературный гидролиз некоторых хлоридов, пиролиз органических смол, воздействие радиации и др.

Отличительными особенностями стеклообразного состояния являются:

-рентгеноаморфность. - все стекла, независимо от состава и температурной области затвердевания, рентгеноаморфны.

-изотропность. - свойства стекла одинаковы во всех направлениях, что обусловлено отсутствием направленной ориентации частиц. Анизотропия может возникнуть в результате воздействия внешних факторов.

-отсутствие определенной температуры плавления. Постепенно размягчаясь при нагревании, стеклообразные вещества переходят в жидкое состояние, а при охлаждении снова твердое. При этом с изменением температуры происходит монотонное и непрерывное изменение всех свойств стекла.

-метастабильность и неравновесность, т.е. наличие повышенного запаса внутренней энергии, которая в кристаллическом теле затрачивалась на построение кристаллической решетки. Эти два признака позволяют термодинамически и кинетически обосновать сам процесс стеклообразования.