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第一章玻璃的结构与性质第一节玻璃的定义与通性一、玻璃外观:即不同于液体,也不同于固体,透明或半透明,断裂时呈贝壳状。
结构:以硅酸盐为主要成分的无定形物质。
性质:冷却时不析晶,凝固时又硬又脆.狭义:熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。
广义:呈现玻璃转变现象的非晶态固体。
【玻璃的定义】玻璃是由熔体过冷所得,随着粘度逐渐增大而固化,具有较大脆性和硬度. 宏观性能类似于固体,微观结构上具有近程有序,远程无序的无定形物质。
结构特征：局部原子具有类似于晶体的有序排列,宏观上原子排列类似于液体无序.即“近程有序,远程无序”二、玻璃的通性1.各向同性2.介稳性3.无固定的熔点4.从熔融态向玻璃态转化时物化性质随温度变化的连续性与可逆性5.物理、化学性质随成分变化的连续性第二节玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体一.玻璃结构学说（一）晶子学说1.理论依据：兰德尔1930年提出微晶学说，微晶和无定形两部分组成，有明显的界限。
列别捷夫玻璃在520℃退火时,玻璃折射率变化反常,在500℃之前呈线性分布,在520~ 590之间,突然变小,因为石英在573℃的晶型转变,故推断玻璃中存在高分散石英微晶(晶子)聚集体.2.观点硅酸盐玻璃的结构是由各种不同的硅酸盐和SiO2的微晶体(晶子)所组成的。
晶子是带有晶格极度变形的有序区域,不具有正常晶格构造。
晶子分散在无定形介质中,过渡是逐渐完成的,无明显界线。
3.意义：第一次提出玻璃中存在微不均匀性和近程有序性。
（二）无规则网络学说1.理论依据1932,查哈里阿森硅胶中存在1~10nm的不连续颗粒,图谱中有明显小角散射.玻璃中均匀分布,故结构是连续的、非周期性的.方石英具有清晰的、周期性的衍射峰，说明晶体排列有周期性的.衍射带中主峰位置一致,说明结构单元一致[SiO4]，石英玻璃与方石英中的原子间距相等.计算得知玻璃中Si-O间距1.62A,而方石英中为1.60A.2.基本观点：成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络组成,这种网络由离子多面体（四面体或三角体）构筑而成，晶体结构网由多面体无数次有规则、重复构成，而玻璃体结构中多面体缺乏对称性和周期性的重复。
提高浮法玻璃化学稳定性的研究与进展程金树（武汉理工大学硅酸盐工程中心，430070）玻璃虽然具有较高的化学稳定性，应用比较广泛，但是，由于玻璃在使用过程中经常受到水、酸、碱、盐类、气体及其它化学试剂溶液的侵蚀，其化学稳定性还不能满足实际要求，如玻璃在储运及实际应用中，表面接触到大气中的水分等物质而受到侵蚀并出现彩虹、白斑或雾状物等风化现象，俗称发霉。
玻璃风化，会影响许多使用性能:降低玻璃的透明度及机械强度，影响光学性能，外观恶化。
严重的发霉甚至在包装箱中会出现沾片、整箱玻璃报废等问题，同时也不能再用于镀膜、制镜等深加工工序。
平板玻璃风化（发霉）是一个普遍性的问题，许多玻璃企业由于玻璃发霉问题影响到其玻璃市场份额，进而影响到企业的发展。
1、影响玻璃的化学稳定性的因素玻璃的化学稳定性主要决定于玻璃的组成，并与玻璃的热历史有一定关系。
不同成分玻璃抵抗侵蚀介质的能力是各不相同的。
玻璃在使用和储存中经常遇到的侵蚀介质主要有以下四种：水和潮湿大气、酸性溶液、碱性溶液和盐类溶液。
不同侵蚀介质的影响是各不相同的。
1水对玻璃的腐蚀。
水离解成氢离子和羟基离子，各个离子反应导致玻璃的-O-Si-O-网络断裂，由于网络的断裂，引起玻璃表面结构破裂、溶解。
钠离子与氢离子进行交换，使网络中的钠离子等溶解析出，网络外的氢离子进入其中，氢离子制造水合层或氧化硅胶层。
侵蚀通常分为蓝色侵蚀和白色侵蚀。
开始表面网络结构断裂，因Si(OH4、Na2SiO3为相对分子质量较小的水溶性分子，该分子被溶解，所以玻璃减少。
另外，网络外离子M+因与氢离子进行交换，M+减少，取而代之，氢离子增多，并在表面形成了低折射率层。
这就是蓝色侵蚀。
侵蚀通常分为蓝色侵蚀和白色侵蚀两种。
白色侵蚀是生成前面的蓝色侵蚀时溶解析出的物质当作为溶媒(剂的水干燥后从表面析出SiO2、Na2CO3等，这就是白色侵蚀。
蓝色侵蚀和白色侵蚀表里为一体。
蓝色侵蚀是水与玻璃表面发生反应，玻璃的阳离子溶出后剩余的物质形成的表面层；而溶出的阳离子析出到玻璃表面，凝聚后的物质形成白色侵蚀。
玻璃材料化学高考知识点导语：在高考中，化学是一门重要的科目。
对于学生来说，了解一些重要的知识点是必不可少的。
本文将就玻璃材料的化学知识点进行讨论，帮助学生更好地复习和应对考试。
一、玻璃的结构玻璃是非晶态的固体物质，由硅酸盐或其他金属氧化物组成。
其结构特点是没有规则的长程周期性，具有高度的无序性。
由于这种无序的结构，玻璃具有均匀、透明的外观。
二、玻璃的基本成分玻璃的基本成分是主要的硅酸盐，通常由二氧化硅（SiO2）作为主要组分。
它的成分还包括碱金属氧化物（如钠氧化物和钙氧化物）以及其他氧化物和杂质。
三、玻璃的制备方法1. 熔融法：将原料在高温条件下加热熔化，然后缓慢冷却，使之形成无定形的固体玻璃。
2. 熔凝法：在高温条件下，将玻璃原料混合均匀后，迅速冷却成为玻璃。
四、玻璃的特性1. 高度的透明性：由于玻璃结构的无序性，光线在其中传播时几乎不受散射。
2. 高度的硬度：玻璃具有较高的硬度，不易被物体刮擦或划伤。
3. 高度的耐热性：大部分的玻璃可以耐受较高的温度，不易熔化或变形。
4. 高度的化学稳定性：玻璃在大多数化学物质中都具有较高的稳定性。
但也有一些特殊化学物质可以腐蚀玻璃。
5. 高度的电绝缘性：玻璃是一种良好的电绝缘体，可以有效隔离电流。
五、玻璃的分类玻璃可以根据成分、性质和用途进行不同的分类。
以下是一些常见的分类方式：1. 基础玻璃：根据主要的成分，可以将玻璃分为硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃和磷酸盐玻璃等。
2. 特殊功能玻璃：如光学玻璃、光纤玻璃、导热玻璃等。
3. 包装玻璃：如玻璃瓶、玻璃罐等。
4. 装饰玻璃：如镶嵌玻璃、彩色玻璃等。
六、玻璃的应用玻璃是一种重要的建筑材料，广泛应用于建筑行业，如玻璃窗、玻璃门、玻璃幕墙等。
此外，玻璃还在光学、制药、化工、电子等领域有着重要的应用。
例如，它在显微镜和眼镜等光学器具中被广泛使用。
七、玻璃的回收和处理玻璃是一种可回收利用的材料，回收玻璃有助于减轻环境负担。
实验二、玻璃化学稳定性的测定1 目的意义1.1 意义玻璃的化学稳定性，也叫安定性，耐久性或抗蚀性，是指玻璃在各种自然气候条件下抵抗气体(包括大气)、水、细菌和在各种人工条件下抵抗各种酸液、碱液或其他化学试剂，药品溶液侵蚀破坏的能力。
玻璃的化学稳定性是玻璃的一个重要性质，也是衡量玻璃制品质量的一个重要指标，因为任何制品的任何用途都要求玻璃具有一定的化学稳定性。
当玻璃的化学稳定性差时，玻璃制品就不能使用。
如保温瓶等会因受水的作用成片脱落而影响人体的健康，特别是医用药瓶、安瓿、盐水瓶等会因玻璃溶入药液中而影响药液的质量，甚至会危及生命。
1.2 实验的目的2进一步理解玻璃被侵蚀的机理；②掌握粉末法测试玻璃耐水性的方法。
2 实验原理2.1 侵蚀机理侵蚀介质对玻璃的破坏过程是很复杂的。
就一般情况而论，当玻璃与侵蚀介质接触时，破坏机理可分为溶解和浸析两大类。
当溶解发生时，玻璃各组分以其在玻璃中存在的比例同时进入溶液(例如氢氧化物溶液、磷酸盐溶液、碳酸盐溶液、磷酸或氢氟酸等溶液)中，这种侵蚀也叫完全侵蚀。
当浸析发生时，只是玻璃中的某些组分溶入溶液中，其余部分残留在玻璃表面而形成化学稳定性较高的保护膜，玻璃的骨架没有被瓦解。
玻璃制品经常遇到的介质有气体与液体。
气体有CO2、SO3等。
液体有水(包括潮湿空气中的水蒸气)、酸液、碱液和盐类溶液等。
下面简单讨水介质对玻璃的侵蚀。
从实验知道，各种酸、碱、盐的水溶液对玻璃发生破坏作用时，都是水先与玻璃表面起反应。
因此可以说水是玻璃的最大“敌人”。
就目前情况而言，水能与任何一种玻璃作用，只是程度不同而已。
从微观角度来看，玻璃的内部是比较空旷的。
即玻璃网络结构内有很大空隙。
因此，当玻璃与侵蚀介质接触时，介质的某些分子或离子能从玻璃表面进入内部与玻璃内部的某些离子进行交换或者同玻璃结构网络进行反应。
反应结果，玻璃表面的Si-O键断裂，形成硅醇-OH基团，随着这一水化反应的继续，Si原子周围原有的四个桥氧全部成为OH，这就是H2O分子对硅氧骨架的直接破坏。
玻璃成分对化学稳定性的影响玻璃的化学稳定性主要决定于玻璃的组成，井与玻璃的热历史有一定关系．此外玻璃受侵蚀的速度和机理，还和侵蚀介貭的性貭有密切的联系。
经常遇到的侵蚀介貭主要有以下四种：水和潮湿大气、酸性溶液、碱性溶液和盐类溶液．不同成分玻璃抵抗不同侵蚀介貭的能力是各不相同的．玻璃受潮湿大气的侵蚀过程首先开始于玻璃表面．玻璃表面某些离子吸附了空气中的水分子。
后者与玻璃起水化作用，形成氢氧化物．同时使玻璃表面引起破坏．66第一编第三章玻璃的物理性貭及化学性貭耐潮性是玻璃化学稳定性中最重要的性貭．硅酸盐玻璃的耐潮(杭水)性首先决定于其中二氧化硅含量B11塑樊舆孪七、Si-。
—干—。
—十二塱丝1，峡乓屯垦兴苎竺准些竺竺苎苎迅塑塑退学R—O的强度，所以在简单硅氧四面体[SiO+]尸／两它则玻璃的化学稳定性构网络断裂愈多，使表1．3—2表示对二元系统25R：O·?5SiO：玻璃水溶解度按以下次序下降：Cs：O>K20>Na20>Li20．而在成分为18Na：O·12RO·?0SiO：系统玻璃的水溶解度亦随其中所合碱土金属阳离子的不同而按以下次序下降：BaO>S，O>CaO>(MgO)>BeO(合镁玻璃比学稳定性须进一步测定)．表1．3—2玻璃水溶性试验结果(玻璃水溶解度占％)氧化物51，3—2玻璃的化学稳定性及保护膜层30890·10RO~玻璃随其中RO改变的水溶性变化，其次序与硅酸盐相同，但对磷酸盐玻璃则不适合于以上规律．在偏磷酸盐为基础的玻璃中以磷钡玻璃的水溶性最小．茌玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，玻璃的化学稳定性出现所谓“中和现象”的反常变化．例如在硅酸盐玻璃14Na20·9PbO·77S102中当Na20连续被K20替代而保持总碱金属氧化物含量不变时，在耐潮变化曲綫中出现极小值(图1．3-i6)1111．在三价氧化物中对玻璃化学稳定性影响最大的是氧化硼．图1．3-17表示所谓“硼反常现象”明显地出现于化学稳定性的变化中．以硼代替SiOz时最初离子B3+位于四面体(B04]中，将断裂的键重新接起来，结构网络加强，水溶解度下降．而当继续以B203代Si02至Na2()／B203<l时新加入的BS+位于三角体CBO，]中，促使水溶解度上升。
玻璃化学第一章1玻璃的定义：玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体，其原子不像晶体那样在空间作长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序。
2玻璃的特性：①各向同性: 玻璃体在任何方向都具有相同的物理化学性质。
就是说，玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的，而非等轴晶系的晶体具有各向异性。
②介稳性玻璃处于介稳状态，就是说，玻璃态物质是由熔融体过冷却或其它方法形成玻璃时，系统所含有的内能并不处于最低值③性质的可变性玻璃的成分在一定的范围内可以连续变化，与此相应玻璃的性质也随之发生连续的变化。
④性质变化的可逆性:玻璃在固态和熔融态间可逆转化时，其物理化学性质的变化是连续的和渐变的，而且是可逆的。
3玻璃的转变：在Tg～T温度范围内及其附近的结构变化情况，可以从三个温度范围来说明：①在Tf以上：由于此时温度较高，玻璃粘度相应较小，质点的流动和扩散较快，结构的改变能立即适应温度的变化，因而结构变化几乎是瞬时的，经常保持其平衡状态。
因而在这温度范围内，温度变化快慢对玻璃的结构及其相应的性能影响不大。
②在Tg以下：玻璃基本上已转变为具有弹性和脆性特点的固体物质，温度变化的快慢，对结构、性能的影响也相当小。
这个温度间距一般称为退火温度。
低于这一温度范围，玻璃结构实际上可以认为已被“固定”，即不随加热及冷却的快慢而改变。
③在Tg一Tf范围内：玻璃的粘度介于上述两种情况之间，质点可以适当移动，结构状态趋向平衡所需的时较短。
因此玻璃的结构状态以及玻璃的一些结构灵敏的性能，由Tg一Tf区间内保持的温度所决定。
4氧化物形成玻璃条件：①氧离子最多同两个阳离子相连接；②围绕阳离子的氧离子数目不应过多（一般为3或4）；③网络中这些样多面体以顶角相连，不能以多面体的边或面相连；④每个多面体至少有三个氧离子与相邻的多面体相连形成三度空间发展的无规则网络。
5无规则网络学说：强调了玻璃中多面体相互间排列的连续性、均匀性和无序性方面。
第二章 玻璃的性质第二章 玻璃的性质3 ．氧多面体相互共角而不共棱或共面；4 ．每个多面体至少有三个顶角是共用的。
碱金属离子被认为是均匀而无序地分布在某些四面体之间的空隙中，以保持网络中局部地区的电中性，因为它们的主要作用是提供额外的氧离子，从而改变网络结构，故它们称为“网络修饰体”。
比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子，可以部分地参加网络结构，故称为“中间体”，如 BeO 、 Al 2 0 3 和 ZrO 2 等。
无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性、统计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性、内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等，因而在长时间内该理论占主导地位。
事实上，玻璃结构的晶子学说与无规则网络学说分别反映了玻璃结构这个比较复杂问题的矛盾的两个方面。
可以认为短程有序和长程无序是玻璃物质结构的特点，从宏观上看玻璃主要表现为无序、均匀和连续性，而从微观上看它又呈现有序、微不均匀和不连续性。
当然，玻璃结构的基本概念还仅用于解释一些现象，尚未成为公认的理论，仍处于学说阶段，对玻璃态物质结构的探索尚需进一步深入开展。
第三第三节节 玻璃的粘度 玻璃的粘度玻璃的粘度 一、粘度的定粘度的定义义粘度是指面积为 S 的二平行液层，以一定速度梯度 移动时需克服的内摩擦力 f 。
f = η S (2 — 2 — 1)式中： η —粘度或粘度系数，其单位为帕·秒 (Pa · s) 。
二、粘度参考点玻璃粘度是玻璃的一个重要性质，它与玻璃的熔化、成型、退火、热加工和热处理等都有密切的关系。
常用的粘度参考点如下：1 ．应变点 大致相当于粘度为 10 12.6 Pa · s 的温度，即应力能在几小时内消除的温度。
2 ．转变点 (T g ) 相当于粘度为 10 12 。
4 Pa · s 的温度。
3 ．退火点大致相当于粘度为 10 12 Pa · s 的温度，即应力能在几分钟内消除的温度。
玻璃物理化学性能计算一、玻璃的粘度计算。
1。
粘度和温度的关系.。
2.玻璃组成对温度的作用。
.。
3.粘度参考算点及在生产中的应用。
.。
4。
粘度的计二、玻璃的机械性能和表面性质.。
.1.玻璃表面张力的物理与工艺意义...2。
玻璃表面张力与组成及温度的关系。
.。
3.玻璃的表面性质。
.4。
玻璃的密度计算三、玻璃的热学性质和化学稳定性。
.（一）玻璃的热学性能.。
.（二）玻璃的化学稳定性。
..（三)玻璃的光学性质一、玻璃粘度和温度的关系粘度是玻璃的重要性质之一。
它贯穿着玻璃生产整个阶段，从熔制、澄清、均化、成型、加工、直到退火都与粘度密切相关。
在成型和退火方面年度起着控制性的作用.在高速成型机的生产中，粘度必须控制在一定的范围内，而成型机的速度决定与粘度随温度的递增速度。
此外玻璃的析晶和一些机械性能也与粘度有关。
所有实用硅酸盐玻璃,其粘度随温度的变化规律都属于同一类型，只是粘度随温度变化的速度以及对应某给定温度的有所不同。
在10怕.秒（或者更低）至约1011怕.秒的粘度范围内,玻璃的粘度由玻璃化学成分所决定的，而在从约1011怕。
秒（1015泊,或者更高）的范围内,粘度又是时间的函数。
这些现象可由图来说明：Na2O—-—CaO—--SiO2玻璃的弹性、粘度与温度的关系上图的三个区。
在A区温度较高.玻璃表现为典型的粘度液体,他的弹性性质近于消失。
在这一温度去中粘度仅决定于玻璃的组成和温度。
当温度近于B区时，粘度随温度下降而迅速增大,弹性模量也迅速增大。
在这一温度区的粘度去决定于组成和温度外，还与时间有关。
当温度进入C区,温度继续下降，弹性模量继续增大，粘滞留东变得非常小。
在这一温度区，玻璃的粘度和其它性质又决定于组成和温度而与时间无关.图中所市的粘度和弹性随温度的变化现象，可以从玻璃的热历史说明。
粘度（帕。
秒）温度（℃）Log10n 粘度范围温度范围（℃）粘度系数帕.秒℃103.16＊10 10210314511295117810130。
