玻璃的特點(diǎn)有什么特征
玻璃是由二氧化硅和其他化學(xué)物質(zhì)熔融在一起形成的,在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化致使其結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的玻璃的特點(diǎn),希望能幫到大家!
玻璃的特點(diǎn)
短程有序,即在數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)原子范圍內(nèi),原子有序排列,呈現(xiàn)晶體特征;長(zhǎng)程無序,即再增加原子數(shù)量后,便成為一種無序的排列狀態(tài),其混亂程度類似于液體。在宏觀上,玻璃又是一種固態(tài)的物質(zhì)。
玻璃就是這樣一種物質(zhì)。造成玻璃這種結(jié)構(gòu)的原因是:玻璃的粘度隨溫度的變化速度太快,而結(jié)晶速度又太慢。當(dāng)溫度下降,結(jié)晶剛剛開始的時(shí)候,粘度就已經(jīng)變得非常大,原子的移動(dòng)被限制住,造成了這種結(jié)果。所以,玻璃態(tài)類似于固態(tài)的液體,物質(zhì)中的原子永遠(yuǎn)都是處于結(jié)晶的過程中。
因此,玻璃中的原子位置看似固定,但是原子間依然有作用力促使它具備重新排列的趨勢(shì)。并不是一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài),這和石蠟中的原子狀態(tài)不同。所以,同樣不是晶體,常溫下,石蠟完全是固體,而玻璃卻可以被看作是粘度極大的液體。
玻璃的特性
各向同性
玻璃的分子排列是無規(guī)則的,其分子在空間中具有統(tǒng)計(jì)上的均勻性。在理想狀態(tài)下,均質(zhì)玻璃的物理、化學(xué)性質(zhì)(如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱率、電導(dǎo)率等)在各方向都是相同的。
無固定熔點(diǎn)
因?yàn)椴A腔旌衔,非晶體,所以無固定熔沸點(diǎn)。玻璃由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是一定溫度區(qū)域(即軟化溫度范圍)內(nèi)進(jìn)行的,它與結(jié)晶物質(zhì)不同,沒有固定的熔點(diǎn)。軟化溫度范圍Tg~T1,Tg為轉(zhuǎn)變溫度,T1為液相線溫度,對(duì)應(yīng)的黏度分別為1013.4 dPa·s、104~6dPa·s。
亞穩(wěn)性
玻璃態(tài)物質(zhì)一般是由熔融體快速冷卻而得到,從熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí),冷卻過程中黏度急劇增大,質(zhì)點(diǎn)來不及做有規(guī)則排列而形成晶體,沒有釋出結(jié)晶潛熱,因此,玻璃態(tài)物質(zhì)比結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較高的內(nèi)能,其能量介于熔融態(tài)和結(jié)晶態(tài)之間,屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。從力學(xué)觀點(diǎn)看,玻璃是一種不穩(wěn)定的高能狀態(tài),比如存在低能量狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì),即有析晶傾向,所以,玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。
漸變性可逆性
玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融態(tài)到固體狀態(tài)的過程是漸變的,其物理、化學(xué)性質(zhì)的變化也是連續(xù)的和漸變的。這與熔體的'結(jié)晶過程明顯不同,結(jié)晶過程必然出現(xiàn)新相,在結(jié)晶溫度點(diǎn)附近,許多性質(zhì)會(huì)發(fā)生突變。而玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)是在較寬溫度范圍內(nèi)完成的,隨著溫度逐漸降低,玻璃熔體黏度逐漸增大,最后形成固態(tài)玻璃,但是過程中沒有新相形成。相反玻璃加熱變?yōu)槿垠w的過程也是漸變的。
玻璃的發(fā)展歷史
世界最早的玻璃制造者為古埃及人。玻璃的出現(xiàn)與使用在人類的生活里已有四千多年的歷史,從4000年前的美索不達(dá)米亞和古埃及的遺跡里,都曾有小玻璃珠的出土。
公元12世紀(jì),出現(xiàn)了商品玻璃,并開始成為工業(yè)材料。18世紀(jì),為適應(yīng)制望遠(yuǎn)鏡的需要,制出光學(xué)玻璃。1874年,比利時(shí)首先制出平板玻璃。1906年,美國(guó)制出平板玻璃引上機(jī),此后,隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī);,各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現(xiàn)代,玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的重要材料。
3000多年前,一艘歐洲腓尼基人的商船,滿載著晶體礦物“天然蘇打”,航行在地中海沿岸的貝魯斯河上。由于海水落潮,商船擱淺了,于是船員們紛紛登上沙灘。有的船員還抬來大鍋,搬來木柴,并用幾塊“天然蘇打”作為大鍋的支架,在沙灘上做起飯來。
船員們吃完飯,潮水開始上漲了。他們正準(zhǔn)備收拾一下登船繼續(xù)航行時(shí),突然有人高喊:“大家快來看啊,鍋下面的沙地上有一些晶瑩明亮、閃閃發(fā)光的東西!”
船員們把這些閃爍光芒的東西,帶到船上仔細(xì)研究起來。他們發(fā)現(xiàn),這些亮晶晶的東西上粘有一些石英砂和融化的天然蘇打。原來,這些閃光的東西,是他們做飯時(shí)用來做鍋的支架的天然蘇打,在火焰的作用下,與沙灘上的石英砂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的物質(zhì),這就是最早的玻璃。后來腓尼基人把石英砂和天然蘇打和在一起,然后用一種特制的爐子熔化,制成玻璃球,使腓尼基人發(fā)了一筆大財(cái)。
大約在4世紀(jì),古羅馬人開始把玻璃應(yīng)用在門窗上,到1291年,意大利的玻璃制造技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)。
就這樣,意大利的玻璃工匠都被送到一個(gè)與世隔絕的孤島上生產(chǎn)玻璃,他們?cè)谝簧?dāng)中不準(zhǔn)離開這座孤島。
1688年,一名叫納夫的人發(fā)明了制作大塊玻璃的工藝,從此,玻璃成了普通的物品。
玻璃:此為梵語音,非現(xiàn)在所謂之玻璃。又作頗黎,新譯作頗置迦、娑頗致迦、塞波致迦等,相當(dāng)于此方之水精(晶)。
漢譯作水晶,有紫、白、紅、碧四色。
《玄應(yīng)音義》曰:「頗黎,西國(guó)寶名也,此云水玉,或云白珠!
《大論》云:「此寶出山石窟中,過千年,冰化為頗黎珠!
《慧苑音義》云此寶:「形如水精,光瑩精妙於水精,有黃、碧、紫、白四色差別。
明代李時(shí)珍《本草綱目》:「玻璃,本作頗黎」。頗黎國(guó)名也。其瑩如水,其堅(jiān)如玉,故名水玉。與水精同名。
幾百年來,人們一直認(rèn)為玻璃是綠色的,是無法改變的。后來發(fā)現(xiàn)綠色來自原料中少量的鐵,二價(jià)鐵的化合物使得玻璃顯綠色。在加入二氧化錳以后,原來的二價(jià)鐵變成三價(jià)鐵顯黃色,而四價(jià)錳被還原成三價(jià)錳呈紫色。光學(xué)上,黃色和紫色在一定程度上可以互補(bǔ),混合在一起成為白光,玻璃就不偏 色了。不過若干年后,三價(jià)錳被空氣繼續(xù)氧化,黃色會(huì)逐漸增強(qiáng),所以那些古老房屋的窗玻璃會(huì)略微帶點(diǎn)黃色。
通性玻璃是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體(從微觀上看,玻璃也是一種液體),其分子不像晶體那樣在空間具有長(zhǎng)程有序的排列,而近似于液體那樣具有短程有序。玻璃像固體一樣保持特定的外形,不像液體那樣隨重力作用而流動(dòng)。
應(yīng)用
有石英玻璃、硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、氟化物玻璃、高溫玻璃、耐高壓玻璃、防紫外線玻璃、防爆玻璃等。通常指硅酸鹽玻璃,以石英砂、純堿、長(zhǎng)石及石灰石等為原料,經(jīng)混和、高溫熔融、勻化后,加工成形,再經(jīng)退火而得。廣泛用于建筑、日用、藝術(shù)、醫(yī)療、化學(xué)、電子、儀表、核工程等領(lǐng)域。
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