Għarfien Bażiku Tal-Ħġieġ

L-istruttura tal-ħġieġ

Il-proprjetajiet fiżikokimiċi tal-ħġieġ mhumiex biss determinati mill-kompożizzjoni kimika tiegħu, iżda wkoll relatati mill-qrib mal-istruttura tiegħu. Biss billi tifhem ir-relazzjoni interna bejn l-istruttura, il-kompożizzjoni, l-istruttura u l-prestazzjoni tal-ħġieġ, jista 'jkun possibbli li jsiru materjali tal-ħġieġ jew prodotti bi proprjetajiet fiżikokimiċi predeterminati billi tinbidel il-kompożizzjoni kimika, l-istorja termali jew bl-użu ta' xi metodi ta 'trattament fiżiku u kimiku.

Karatteristiċi tal-ħġieġ

Il-ħġieġ huwa fergħa ta 'solidu amorfu, li huwa materjal amorfu bi proprjetajiet mekkaniċi solidi. Ħafna drabi tissejjaħ "likwidu supercooled". Fin-natura, hemm żewġ stati ta 'materja solida: stat tajjeb u stat mhux tajjeb. L-hekk imsejjaħ stat mhux produttiv huwa l-istat ta 'materja solida miksuba b'metodi differenti u kkaratterizzat minn diżordni strutturali. L-istat tal-ħġieġ huwa tip ta 'solidu mhux standard. L-atomi fil-ħġieġ m'għandhomx arranġament ordnat fuq medda twila fl-ispazju bħall-kristall, iżda huma simili għal-likwidu u għandhom arranġament ordnat fuq medda qasira. Il-ħġieġ jista 'jżomm ċerta forma bħal solidu, iżda mhux bħal likwidu li jiċċirkola taħt il-piż tiegħu stess. Sustanzi tal-ħġieġ għandhom il-karatteristiċi ewlenin li ġejjin.

(1) L-arranġament tal-partiċelli ta 'materjal isotropiku tal-ħġieġ huwa irregolari u statistikament uniformi. Għalhekk, meta ma jkunx hemm stress intern fil-ħġieġ, il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi tiegħu (bħal ebusija, modulu elastiku, koeffiċjent ta 'espansjoni termali, konduttività termali, indiċi rifrattiv, konduttività, eċċ.) huma l-istess fid-direzzjonijiet kollha. Madankollu, meta jkun hemm stress fil-ħġieġ, l-uniformità strutturali se tinqered, u l-ħġieġ se juri anisotropija, bħal differenza ovvja fil-passaġġ ottiku.

(2) Metastabbiltà

Ir-raġuni għaliex il-ħġieġ huwa fi stat metastabbli hija li l-ħġieġ jinkiseb bit-tkessiħ rapidu tat-tidwib. Minħabba ż-żieda qawwija tal-viskożità matul il-proċess tat-tkessiħ, il-partiċelli m'għandhomx ħin biex jiffurmaw arranġament regolari ta 'kristalli, u l-enerġija interna tas-sistema mhix fl-iktar valur baxx, iżda fi stat metastabbli; Madankollu, għalkemm il-ħġieġ huwa fi stat ta 'enerġija ogħla, ma jistax jittrasforma spontanjament fil-prodott minħabba l-viskożità għolja tiegħu f'temperatura tal-kamra; Biss taħt ċerti kundizzjonijiet esterni, jiġifieri, irridu negħlbu l-barriera potenzjali tal-materjal minn stat tal-ħġieġ għal stat kristallin, il-ħġieġ jista 'jiġi separat. Għalhekk, mil-lat tat-termodinamika, l-istat tal-ħġieġ huwa instabbli, iżda mil-lat tal-kinetika, huwa stabbli. Għalkemm għandu t-tendenza li s-sħana tirrilaxxa lilha nnifisha tittrasforma fi kristall b'enerġija interna baxxa, il-probabbiltà li tittrasforma fi stat tal-kristall hija żgħira ħafna f'temperatura tal-kamra, għalhekk il-ħġieġ huwa fi stat metastabbli.

(3) L-ebda punt tat-tidwib fiss

It-trasformazzjoni tas-sustanza tal-ħġieġ minn solidu għal likwidu titwettaq f'ċerta firxa ta 'temperatura (firxa ta' temperatura ta 'trasformazzjoni), li hija differenti minn sustanza kristallina u m'għandha l-ebda punt tat-tidwib fiss. Meta sustanza tiġi trasformata minn tidwib għal solidu, jekk ikun proċess ta 'kristallizzazzjoni, se jiġu ffurmati fażijiet ġodda fis-sistema, u t-temperatura tal-kristallizzazzjoni, il-proprjetajiet u ħafna aspetti oħra jinbidlu f'daqqa

Hekk kif it-temperatura tonqos, il-viskożità tat-tidwib tiżdied, u finalment il-ħġieġ solidu jiġi ffurmat. Il-proċess ta 'solidifikazzjoni jitlesta f'firxa wiesgħa ta' temperatura, u ma jiġu ffurmati l-ebda kristalli ġodda. Il-firxa tat-temperatura ta 'tranżizzjoni minn ħġieġ imdewweb għal ħġieġ solidu tiddependi fuq il-kompożizzjoni kimika tal-ħġieġ, li ġeneralment tvarja f'għexieren sa mijiet ta' gradi, għalhekk il-ħġieġ m'għandux punt tat-tidwib fiss, iżda biss firxa ta 'temperatura ta' trattib. F'din il-firxa, il-ħġieġ jittrasforma gradwalment minn viscoplastic għal viscoelastic. Il-proċess ta 'bidla gradwali ta' din il-proprjetà huwa l-bażi tal-ħġieġ bi proċessabilità tajba.

(4) Kontinwità u riversibbiltà tal-bidla fil-proprjetà

Il-proċess tal-bidla tal-proprjetà ta 'materjal tal-ħġieġ minn stat ta' tidwib għal stat solidu huwa kontinwu u riversibbli, li fih hemm sezzjoni tar-reġjun tat-temperatura li hija tal-plastik, imsejħa reġjun "trasformazzjoni" jew "anormali", li fiha l-proprjetajiet għandhom bidliet speċjali.

Fil-każ ta 'kristallizzazzjoni, il-proprjetajiet jinbidlu kif muri fil-kurva ABCD, t. Huwa l-punt tat-tidwib tal-materjal. Meta l-ħġieġ huwa ffurmat permezz ta 'supercooling, il-proċess jinbidel kif muri fil-kurva abkfe. T hija t-temperatura tat-tranżizzjoni tal-ħġieġ, t hija t-temperatura tat-trattib tal-ħġieġ. Għall-ħġieġ ossidu, il-viskożità li tikkorrispondi għal dawn iż-żewġ valuri hija madwar 101pa · s u 1005p · s.

Teorija tal-istruttura tal-ħġieġ imkisser

"Struttura tal-ħġieġ" tirreferi għall-konfigurazzjoni ġeometrika ta 'jonji jew atomi fl-ispazju u l-formaturi tal-istruttura li jiffurmaw fil-ħġieġ. Ir-riċerka dwar l-istruttura tal-ħġieġ immaterjalizza l-isforzi u l-għerf iebes ta 'ħafna xjentisti tal-ħġieġ. L-ewwel tentattiv biex tispjega l-essenza tal-ħġieġ huwa g. l-ipoteżi tal-likwidu supercooled tamman, li ssostni li l-ħġieġ huwa likwidu supercooled, Il-proċess tas-solidifikazzjoni tal-ħġieġ minn tidwib għal solidu huwa biss proċess fiżiku, jiġifieri bit-tnaqqis tat-temperatura, il-molekuli tal-ħġieġ jersqu gradwalment minħabba t-tnaqqis tal-enerġija kinetika , u l-forza ta 'interazzjoni tiżdied gradwalment, li tagħmel il-grad ta' ħġieġ jiżdied, u finalment jiffurmaw sustanza solida densa u irregolari. Ħafna nies għamlu ħafna xogħol. L-ipoteżi l-aktar influwenti tal-istruttura moderna tal-ħġieġ huma: it-teorija tal-prodott, it-teorija tan-netwerk bl-addoċċ, it-teorija tal-ġel, it-teorija tas-simetrija tal-ħames angoli, it-teorija tal-polimeru eċċ. Fost dawn, l-aħjar interpretazzjoni tal-ħġieġ hija t-teorija tal-prodott u n-netwerk każwali.

Teorija tal-kristall

Randell l ippreżenta t-teorija tal-kristall tal-istruttura tal-ħġieġ fl-1930, minħabba li l-mudell tar-radjazzjoni ta 'xi nuċċalijiet huwa simili għal dak tal-kristalli tal-istess kompożizzjoni. Huwa ħaseb li l-ħġieġ huwa magħmul minn materjal mikrokristallin u amorfu. Il-mikroprodott għandu arranġament atomiku regolari u limitu ovvju b'materjal amorfu. Id-daqs tal-mikroprodott huwa 1.0 ~ 1.5nm, u l-kontenut tiegħu jammonta għal aktar minn 80%. L-orjentazzjoni tal-mikrokristallin hija diżordinata. Fl-istudju tal-ittemprar tal-ħġieġ ottiku tas-silikat, Lebedev sab li kien hemm bidla f'daqqa fil-kurva tal-indiċi refrattiv tal-ħġieġ b'temperatura ta '520 ℃. Huwa spjega dan il-fenomenu bħala l-bidla omoġenja tal-kwarz "mikrokristallin" fil-ħġieġ f'520 ℃. Lebedev jemmen li l-ħġieġ huwa magħmul minn bosta "kristalli", li huma differenti minn mikrokristallini, It-tranżizzjoni minn "kristall" għal reġjun amorfu titlesta pass pass, u m'hemm l-ebda fruntiera ovvja bejniethom.