玻璃的主要成分是二氧化硅(SiO2) 但它是混合物 普通玻璃里面含有少量的氧化钠(Na2O) 氧化钙(CaO)
化学性质稳定是因为SiO2 相当不活泼 虽然是酸性氧化物
但只与强碱反应SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O(碱性溶液容器不能用玻璃塞)
另外SiO2可与氟化物反应 生成气体四氟化硅:SiO2+4HF==SiF4↑+2H2O
除此之外大部分物质都难于与SiO2反应 因此玻璃制品被广泛的存放各种试剂 日常生活中也用它作容器
工业上用纯碱和石灰石在玻璃窑中烧制玻璃:
Na2CO3+SiO2(砂子)==高温==Na2SiO3+CO2↑
CaCO3+SiO2==高温==CaSiO3+CO2↑
其中NaSiO3,CaSiO3 分别以Na2O·SiO2,CaO·SiO2的形式存在 除去熔渣 即得到较纯的二氧化硅 即普通玻璃
玻璃是一种广泛应用的材料,由于它的硬度和透明度,使得它经常被用于建筑、餐具、眼镜等领域。玻璃主要由硅酸盐、碳酸盐、硝酸盐、碱金属氧化物等多种化合物组成。其中的主要成分是二氧化硅(SiO2),占玻璃成分的60-75%。当这些物质被混合在一起后,需要通过高温熔融来形成均匀的混合物。最终的玻璃可以制成各种形状和尺寸的物品。
玻璃的强度和耐热性能取决于其化学成分。例如,加入氧化铝(Al2O3)可以提高玻璃的力学强度和抗热冲击性能。加入氟黄灰石(CaF2)可以降低玻璃的熔点,从而使它更容易制成。另外,为了给玻璃染色,我们可以添加氧化金属,如氧化钴(CoO)、氧化铁(Fe2O3)等。
制造玻璃的方法有很多,常见的方法包括浮法法、拉伸成型法、注塑法等。浮法法广泛应用于平板玻璃制造,而拉伸成型法则用于制造玻璃纤维和玻璃管等产品。注塑法也可以用于制造小型零部件或复杂的三维形态。无论何种方法,玻璃的化学成分和熔融过程都是其中最重要的因素。
一、玻璃主要化学成分是什么
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玻璃按主要成分可以分为非氧化物玻璃和氧化物玻璃非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等氧化物玻璃通常按玻璃中二氧化硅以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量,又分为:
1石英玻璃
石英玻璃的二氧化硅含量大于995%,其热膨胀系数低、耐高温、化学稳定性好、透紫外光和红外光、熔制温度高、粘度大、成型较难石英玻璃多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中
2高硅氧玻璃
高硅氧玻璃的二氧化硅含量约96%,其性质与石英玻璃相似
3钠钙玻璃
钠钙玻璃以二氧化硅含量为主,还含有15%的氧化钠和16%的氧化钙,其成本低廉、易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%钠钙玻璃可用于生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等
4铅硅酸盐玻璃
铅硅酸盐玻璃主要成分有二氧化硅和氧化铅,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿图、火石光学玻璃等
5铝硅酸盐玻璃
铝硅酸盐玻璃以二氧化硅和氧化铝为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等
6硼硅酸盐玻璃
又称耐热玻璃或硬质玻璃,以氧化硅和氧化钡为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,硼硅酸盐玻璃发明于1912年,其商标名为Pyrex
普通玻璃主要是硅酸盐Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等,只有纯净的石英玻璃光导纤维成分只有二氧化硅(SiO2)。
玻璃纤维除了光导以外还有很多,比如电子纤维,高模量纤维,抗化学纤维等等
主要:钢化玻璃(与普通玻璃成分相同)
钾玻璃(K2O、CaO、SiO2)
硼酸盐玻璃(SiO2、B2O3)
有色玻璃(普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O——红色;CuO——蓝绿色;CdO——浅**;CO2O3——蓝色;Ni2O3——墨绿色;MnO2——紫色;胶体Au——红色;胶体Ag——**)
变色玻璃(用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃)
光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线变得更加敏感)
彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成)
防护玻璃(在普通玻璃制造过程加入适当辅助料,使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色——重铬酸盐,氧化铁吸收紫外线和部分可见光;蓝绿色——氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光;铅玻璃——氧化铅吸收X射线和r射线;暗蓝色——重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光;加入氧化镉和氧化硼吸收中子流
玻璃纤维(由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维,成分与玻璃相同)
玻璃丝(即长玻璃纤维)
玻璃钢(由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料)
玻璃纸(用粘胶溶液制成的透明的纤维素薄膜)
水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因与普通玻璃中部分成分相同而得名)
金属玻璃(玻璃态金属,一般由熔融的金属迅速冷却而制得)
萤石(氟石)(无色透明的CaF2,用作光学仪器中的棱镜和透光镜)
有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)
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普通玻璃化学氧化物的组成(Na2O●CaO●6SiO2)
玻璃:一种较为透明的液体物质,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物,用来隔风却透光。
成分分类
玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化物玻璃品种和数量很少,主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止短波长光线而通过黄 、红光 ,以及近、远红外光,其电阻低,具有开关与记忆特性。卤化物玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。
氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃,其品种多 ,用途广。通常按玻璃中SiO2以及碱金属 、碱土金属氧化物的不同含量,又分为 :
①石英玻璃。SiO2含量大于995%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。
②高硅氧玻璃。SiO2含量约96%,其性质与石英玻璃相似。
③钠钙玻璃。以SiO2含量为主,还含有15%的Na2O和16%的 CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。
④铅硅酸盐玻璃。主要成分有 SiO2 和 PbO ,具有独特的高折射率和高体积电阻,与金属有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量 PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。
⑤铝硅酸盐玻璃。以 SiO2和Al2O3为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃烧管和玻璃纤维等。
⑥硼硅酸盐玻璃。以 SiO2和B2O3 为主要成分,具有良好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以 B2O3为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以 P2O5为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。
(1)普通玻璃(Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2)
(2)石英玻璃(以纯净的石英为主要原料制成的玻璃,成分仅为SiO2)
(3)钢化玻璃(与普通玻璃成分相同)
(4)钾玻璃(K2O、CaO、SiO2)
(5)硼酸盐玻璃(SiO2、B2O3)
(6)有色玻璃在(普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O——红色;CuO——蓝绿色;CdO——浅**;CO2O3——蓝色;Ni2O3——墨绿色;MnO2——紫色;胶体Au——红色;胶体Ag——**)
(7)变色玻璃(用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃)
(8)光学玻璃(在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质,如AgCl、AgBr等,再加入极少量的敏化剂,如CuO等,使玻璃对光线变得更加敏感)
(9)彩虹玻璃(在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成)
(10)防护玻璃(在普通玻璃制造过程加入适当辅助料,使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色——重铬酸盐,氧化铁吸收紫外线和部分可见光;蓝绿色——氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光;铅玻璃——氧化铅吸收X射线和r射线;暗蓝色——重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光;加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。
(11)微晶玻璃(又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷,是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成,代替不锈钢和宝石,作雷达罩和导弹头等)。
(12)玻璃纤维(由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维,成分与玻璃相同)
(13)玻璃丝(即长玻璃纤维)
(14)玻璃钢(由环氧树脂与玻璃纤维复合而得到的强度类似钢材的增强塑料)
(15)玻璃纸(用粘胶溶液制成的透明的纤维素薄膜)
(16)水玻璃(Na2SiO3)的水溶液,因与普通玻璃中部分成分相同而得名)
(17)金属玻璃(玻璃态金属,一般由熔融的金属迅速冷却而制得)
(18)萤石(氟石)(无色透明的CaF2,用作光学仪器中的棱镜和透光镜)
(19)有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)
性能分类
此外,玻璃按性能特点又分为:钢化玻璃、多孔玻璃(即泡沫玻璃,孔径约40,用于海水淡化、病毒过滤等方面)、导电玻璃(用作电极和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃(用于照明器件和装饰物品等)和中空玻璃(用作门窗玻璃)等。
玻璃的主要成分是硅酸盐复盐,是一种无规则结构的非晶态固体。
玻璃按性能特点又分为:钢化玻璃、多孔玻璃(即泡沫玻璃,孔径约40nm,用于海水淡化、病毒过滤等方面)、导电玻璃(用作电极和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃(用于照明器件和装饰物品等)和中空玻璃(用作门窗玻璃)等。
玻璃的分子排列是无规则的,其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下,均质玻璃的物理、化学性质(如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等)在各方向都是相同的。
生产工艺主要包括:
①原料预加工。将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。
②配合料制备。
③熔制。玻璃配合料在池窑或坩埚窑内进行高温(1550~1600度)加热,使之形成均匀、无气泡,并符合成型要求的液态玻璃。
④成型。将液态玻璃加工成所要求形状的制品,如平板、各种器皿等。
⑤热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。
玻璃主要成分的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。玻璃是非晶无机非金属材料,一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料,另外加入少量辅助原料制成的。
玻璃主要成分
玻璃广泛应用于建筑物,用来隔风透光,属于混合物,另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃,和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。
玻璃的出现与使用在人类的生活里已有四千多年的历史,从4000年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里,都曾有小玻璃珠的出土。
玻璃有石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻璃、耐高压玻璃、防爆玻璃等,广泛用于建筑、日用、艺术、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域。
1、硅砂或硼砂:硅砂或硼砂引入玻璃的主要成分是氧化硅或氧化硼,它们在燃烧中能单独熔融成玻璃主体,决定了玻璃的主要性质,相应地称为硅酸盐玻璃或硼酸盐玻璃。
2、苏打或芒硝:苏打和芒硝引入玻璃的主要成分是氧化钠,它们在煅烧中能与硅砂等酸性氧化物形成易熔的复盐,起了助熔作用,使玻璃易于成型。但如含量过多,将使玻璃热膨胀率增大,抗拉度下降。
3、石灰石、白云石、长石等:石灰石引入玻璃的主要成分是氧化钙,增强玻璃化学稳定性和机械强度,但含量过多使玻璃折晶和降低耐热性。白云石作为引入氧化镁的原料,能提高玻璃的透明度、减少热膨胀及提高耐水性。长石作为引入氧化铝的原料,它可以控制熔化温度,同时也可提高耐久性。此外,长石还可提供氧化钾成分,提高玻璃的热膨胀性能。
4、碎玻璃:一般来说,制造玻璃时不是全部用新原料,而是掺入15%——30%的碎玻璃。
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