玻璃化学知识点总结汇总

、网络生成体对玻璃的折射率起降低的作用。
、非桥氧越多，折射率越高。
、氟化物具有很低的折射率。
）玻璃电导率组成的关系
、碱金属氧化物对玻璃电导率影响特别显著。
、存在混合碱效应；
、Al2O3的影响：引入少量时，形成[AlO4]，电阻率降低，
较多引入时，形成[AlO6]，电阻率升高。
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
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
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
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
:玻璃在固态和熔融态间可逆转化时，其物理化学性质的变
一般说同
玻璃又是稳定的，转变成晶体几率很小。析晶过程必须
、泰曼理论：泰曼最先提出熔体冷却过程中，将析晶分为晶核生成和晶体长大
因此，晶核生成速率与晶体生长速度间温度差值愈大，愈容易形成
、玻璃形成的结晶化学条件（熔体结构、键性、键强对生成玻璃的作用）
1）网络的大小及原子排列方式：一般认为，如果熔体中阴离子集团是低聚和
、大气对玻璃的侵蚀
CO2、SO2等作用的总和。水汽比水溶液具有更大的侵
、化学组成的影响
1）、二氧化硅含量越高，硅氧四面体互相连接程度越大，化学稳定性越高。
2）、混合碱效应
3）、二价金属氧化物对化学稳定性的影响比一价碱金属弱。
4），耐水性： ZrO2 ＞ Ai2O3 ＞ TiO2 ＞ ZnO ＞ MgO ＞ CaO ＞BaO
2）阳离子的配位状态；
3）离子的极化程度；
4）离子堆积的紧密性。
、阳离子的分类：
。
3或4，
F-O键(F代表网络生成离子)是共价键和离子键的混合键，
F－O单键能较大，一般大于335KJ/mol(80kcal/mol) 。
配位数≥6，（充填于硅
M-O键主要是离子键，电场强度很小。
、Tf以上，可用下式表示：
A1、B1、a1与玻璃组成有关的常数。
在电真空工业中，常用TK-100（即电阻率为100MΩ·cm时所需温度）来
TK-100越高，玻璃的电绝缘性越好。
（填空）
）电子位移极化
）离子位移极化
）极性分子的取向极化
）化学组成：离子极化率大、迁移率大的组成使介电常数增加；
3）键强：根据单键强度的大小，将氧化物分为三类：
键强在335kJ／mol以上 ， 它们本身能形成玻璃，如 SiO2、
、P2O5、GeO2等。
251kJ／mol，通常条件下不能形成玻璃．但能
Na2O、K2O、CaO等。
335~251kJ／mol。其作用介于玻璃形成体与玻璃
其本身不能单独形成玻璃。加入玻璃中能改善玻璃的性能，
Si(OH)4 + NaOH = [Si(OH)3O]Na + H2O 中和
≡Si-O-Si≡+H2O——2（ ≡Si-O-H）
Si-O-Si≡+H2O——2（ ≡Si-O-H）
Si（OH）4是一种极性分子，能使周围的水分子极化，而定向的吸附在
④每个多面体至少有三个氧离子与相邻的多面体相连形
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
可以说明玻璃的各向同性，以及玻璃性质随成分变化的连续性等基本特性。
：认为玻璃是由无数的晶子所组成，晶子是具有一定晶格变形的有序区
分散在无定形介质中，从晶子到无定形部分是逐步过渡的，两者之间无明显
、镁反常现象。
）PbO容易被极化。
压制效应：硅酸盐玻璃中存在两价氧化物与否对碱金属氧化物影响很大，在有
第四章玻璃的性质
：线膨胀系数和体积膨胀系数
、R2O类氧化物的加入使网络断开，因此使热膨胀系数增加；
、Al2O3、B2O3，在通常量下为四面体而参加网络，有修补作用，因此使热膨
（硼反常现象）
、La3+、In3+、Th4+是高键力、高配位离子，处于网络外空隙中，对周围【SiO4】
：硼氧键距1.39A。极性共价键（共价占56%）。不带极性
：磷氧玻璃的基本结构单元是磷氧四面体［PO4］，由磷氧四面体
PO4］中有一个双键，因此使四面
P是P2O5玻璃结构中的不对称中心，它是导致磷酸盐
化学稳定性差和热膨胀系数大的主要原因。属层状结构，靠范德华
玻璃在不同温度下可能有几种结构模型：
耐酸性：ZrO2 ＞ Ai2O3 ＞ ZnO ＞ CaO ＞ TiO2 ＞ MgO ＞ BaO
5），三价氧化物中，B2O3对玻璃影响较大，出现硼反常现象，在Na2O-CaO-SiO2
Ai2O3可提高化学稳定性。
、热处理的影响
1）、一般，退火玻璃的化学稳定性高于淬火玻璃。
2）酸性退火的玻璃化学稳定性高于暗焰退火的玻璃的化学稳定性
SiO2、Al2O3、B2O3、Fe2O3的含量，导热系数会随之增加。
）与颜色的关系：颜色越深，λ越小。
玻璃在急冷急热温度冲击下而不破坏的性能。
、水对玻璃的侵蚀
≡Si—O—Na + H+OH- = ≡Si—O—H + NaOH 交换
≡Si—O—H + 3/2H2O = Si(OH)4 水化
其碱金属氧化物总含量保持不变，即用一种碱金属氧化物取代另一种时，
而是出现明显的极值，这一效应称为双碱效应，也称
不同碱离子
也就是一种类型碱离子出现明显
、应用于玻璃中的二价氧化物可分为两类，
1）为周期表第二主族元素（碱土金属氧化物）——BaO、MgO、CaO、SrO、
，当失去两个外层电得到具有8个外层电子结构，惰性气体型离子R2+，
微晶子学说比较强调玻璃的微不均匀性与有序性，和不连续性。
：相同观点：玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。
、对玻璃的认识：从整体上说玻璃结构内由多面体构成的骨架是连续的。玻璃
因而在这
，不连续的，而且由一个有序区域向另一个有
、影响玻璃性质的因素： （书27页，做区别）
1）硅氧骨架的结合程度；
、混合碱效应：在简单的硅酸盐玻璃（R2O—SiO2）中，当一种碱金属氧化物
第二类性质差不多呈直线变化，而第一类性质的变化完全不
“成分——性质”图中呈现极大或极小值，这种现象一般称为中和效应（或
，在第一类性质中反应非常明显。
、玻璃形成的条件：
从热力学角度来看，玻璃态物质（较之相应结晶态物质）
因此它总是有降低内能向晶态转变的趋势，所以通常说玻璃是
A成区往往在低共熔点、线、面附近？
）该组分系统的熔点降低，在凝固点的热振动能较低，特别对于析晶活化能比
Tg/Tm值较大时
Tg是玻璃转变温度，玻璃达到Tg时玻璃才能稳定，故Tg
）在熔体冷却过程中，原子团或离子团重新排列不仅取决于原子团的大小与结
、B2O3的影响：当B2O3为[BO4]时，电阻率升高，
当B2O3为[BO3]时，电阻率降低
）玻璃的电导率与温度的关系：电导率随温度的升高而增加。
、Tg以下，玻璃的结构相对稳定，可用下式表示：
LgK=A-B/T
、 Tg~Tf以上，玻璃结构的质点发生了重排，离子的电导活化能不再保持常数，
Si(OH)4 .nH2O,称为硅酸凝胶，除少部分溶于水，大部分附着
酸对玻璃的侵蚀
PH值，使Si(OH)4的溶解度减小，从而减小玻璃的失重。
）
碱对玻璃的侵蚀
OH-离子破坏硅氧骨架，，使
溶解在溶液中。
SiHOOSiOHSiOSi
Si(OH)4+Na(OH) →[Si(OH)3]Na+H2O
251KJ/mol
：
I-O具有一定的共价性，但离子性占主要
335-251KJ/mol
6，但夺取氧后配位数可以变成4，（能参加网络，起网络生成
）
、二氧化硅（石英玻璃）的结构：石英玻璃si-o键距1.62A,。Si-O-Si的键角分
120-180℃。Si－O是极性共价键，键强相当大 [SiO4]正负电荷
2）为副族元素ZnO、CdO、PbO．失去两个外层电子，得到18、18+2个电子
——非惰性气体性阳离子，电子云易变形，极化率大、配位状态不稳定，
、二价氧化物在硅酸盐玻璃中对玻璃性质的影响：
、玻璃的折射率，密度，热膨胀系数随着离子半径的增加而增加。（填空）
、硬度随着离子半径的增加而降低。
、含氧化钠玻璃中铍氧四面体与硅氧四面体可以组成连续、统一的结构网。
在低温时， B2O3玻璃结构是由桥氧连接的硼氧三角体和硼氧三元环形成
属于层状结构。由于键角可以比较大的改变，故层可
高温时则转变链状结构，它是由两个三角体的两个顶点相联接而形成的结构
更高温度状态，其中包括蒸汽状态。每一对三角体均共用三个氧，两个硼原
这些双锥体可以通过氧原子的两个未偶合
）温度升高，介电常数先快后慢增大。
氧化物部分性质：将氧化物在玻璃中的性质（对玻璃性质的贡献）称为氧化物
l摩尔氧化物对玻璃性质的贡献亦称偏摩尔性质，即偏克分子性质。
石英玻璃的结构：石英玻璃是以[SiO4]像三个方向发展的连续网络骨架结构，
硅氧键强度很大，每一个氧原子同时与两个硅
根据硅氧四面体[SiO4] 连接程度可分为几个阶段：
SiO2含量由100～66.7％），第二阶段为由层状结构到只向一个方向发展
（SiO2含量由66.7～50％）。二氧化硅含量低于50％一般不能形
、助溶剂：碱金属氧化物可降低玻璃熔化温度，工艺称助熔别，在结构中成网
RO2的含量可调节玻璃各种性质。
双碱效应：在简单硅酸盐玻璃系统RO2 一SiO2，当同时存在基两种碱金属氧
反之，如果熔体中阴离子集团是高聚和的，即容易形
2）键性：
离子键的基本特点： 离子键：由正负离子间的静电库仑力而结合构成。这
纯粹的离子键不易形成玻璃。
共价键的特点：共价键具一定的方向性和饱和性。纯粹共价键化合物和单
金属键：无方向性、饱和性，金属结构倾向于最紧密排列，因此最不易形
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
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，
因此玻璃的结构状态以及玻璃的一些结构灵敏
Tg一Tf区间内保持的温度所决定。
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
3或4）；③网络中这些样多面体以顶角相连，不能
极性共价键:这种混合键既具有离子键易改变键角，易形成无对称变形的趋
又具有共价键不易改变键长和键角的倾向。前者造成玻璃的远程无序，后者
因此，极性共价键是易于形成玻璃的理想键性。
金属共价键：金属共价键也易形成玻璃。加入半径小电荷大的半金属离子
P5+、B3+，Si4+等)或加入场强大的过渡或贵金属元素，他们都能对金属原子
、表面状态的影响
Na
O,K2O）。
是减弱和中和铁的着色。
、化学脱色：一般是在配料中加入氧化剂，使着色较强的Fe2+转变为着色较弱
Fe3+。另外，氟化物能与铁形成无色的【FeF6]3-络合离子，也属化学脱色范
、物理脱色：通过颜色互补来消除玻璃颜色，使玻璃变为白色或灰色。
、当原子价相同时，阳离子半径小和半径大的都具有较高的折射率，而半径居
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
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
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
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
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
、“混合碱效应”
：定义：物质靠质点的振动把热能传递致较低温度方面的能力称玻
λ表示。 则 Q= λS（t2-t1）/δ
λ：在温度梯度等于1时，单位时间内通过式样单位横截面积上
）与温度的关系：玻璃内部的导热可通过热传导和热辐射来进行。
）与组成的关系：在玻璃中引入碱金属氧化物会减小热导率