4.1熔体的结构
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3.影响聚合物聚合程度的因素
硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度（数量）受 组成和温度两个因素的影响。
在熔体组成不变时，各级聚合物的浓度（数量） 与温度有关。在高温时，低聚合物以分立状态存在，当温 度降低时有一部分附着在“三维碎片”上，被碎片表面的 断键所固定，产生聚合反应。如果温度再升高，低聚物又 脱离，产生解聚反应。
由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太 远的液体，故把熔体的结构看作与晶体接近 更有实际意义。
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关于液体的结构理论有
液体的近程有序结构理论
1924年，弗仑克尔提出，解释了液体的流动性。 “核前群”理论
可以解释液体的许多物化性质，如温度升 高，电导率上升。
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二、硅酸盐熔体结构
1.基本结构单元－ [SiO4] 四面体
当晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10％ (相当于质点间平均距离增加3％左右)；而当液体气化时， 体积要增大数百倍至数千倍(例ห้องสมุดไป่ตู้水增大1240倍)。
2．晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。 Na晶体 Zn晶体 冰
熔融热 (kJ/mol) 2.51 6.70 6.03 而水的气化热为40.46kJ／mol。这说明晶体和液体内能差 别不大，质点在固体和液体中的相互作用力是接近的。
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Intensity/(CPS)
强度 I
图3－1 不同聚集状态物质的X射线衍射强度 随入射角度变化的分布曲线
气体 液体
玻璃
晶体
sinθ λ
10 20 30 40 50 60 70 80
2θ/( °)
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综上所述: 液体是固体和气体的中间相，液体结构在
气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接 近气化点）时与气体接近，在稍高于熔点时 与晶体接近。
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4. X射线衍射图相似(图3－1) 液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了液体
中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶体中 的相似。液体衍射图中的衍射峰都很宽阔，这是和液体质 点的有规则排列区域的高度分散有关。由此可以认为，在 高于熔点不太多的温度下，液体内部质点的排列并不是象 气体那样杂乱无章的，相反，却是具有某种程度的规律性。 这体现了液体结构中的近程有序和远程无序的特征。
可以比较完善第解释熔体的结构、结构和性能之间的关系。 硅酸盐熔体中，基本结构单元在熔体中组成形状不规则、 大小不同的聚合离子团（或络阴离子团）在这些离子团间 存在着聚合－解聚的平衡。
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硅酸盐熔体结构的聚合物理论
Si－O 键的键合有高键能、 方向性和低配位等特点。
熔体中R－O键的键型是以离子 键为主，比Si－O键弱得多。
第三章 非晶态结构与性质
本章主要内容： 第一节 熔体的结构 第二节 熔体的性质 第三节 玻璃的通性和玻璃的转变 第四节 玻璃的形成 第五节 玻璃结构理论
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第一节 熔体的结构
一、对液体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构――聚合物理论
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一、对液体结构的一般认识 1．晶体与液体的体积密度相近。
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R＝O/Si
当熔体温度 不变时，各种聚合程度 聚合物的浓度与熔体的 组成有关。R大说明熔 体中碱性金属氧化物含 量高，分化后非桥氧数 目多，故而低聚物的浓 度随之增大（数量多。
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红外反射光 谱分析结果
[SiO4]在2000度的熔融态中仍然存在
理论分析结果
配位和混合键型
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2.硅酸盐熔体结构的聚合物理论
上世纪70年代白尔泰（P.Balta）等提出了熔体聚合物理 论
熔体的结构由各种聚合程度不同的聚合体所形成，在一定 条件下，聚合——解聚达成平衡；聚合体的种类、大小和 数量随熔体的组成和温度而变化。
节环） 平衡
进一步侵蚀 （石六英骨架
分化
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硅酸盐熔体中聚合物的形成过程可分为三个阶段。 初期：石英（或硅酸盐）的分化： 中期：缩聚并伴随着变形； 后期在一定时间和一定温度下，缩聚――分化达到平衡。 产物中有低聚物、高聚物、三维晶格碎片以及游离碱、吸
附物，最后得到的熔体是不同聚合程度的各种聚合体的混 合物，构成硅酸盐熔体结构。 聚合物的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化。 以上是硅酸盐熔体结构的聚合物理论。
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3．固液态热容量相近(表3－1)
表3－1
物质名称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol）
几种金属固、液态时的热容值
Pb 28.47 27.30
Cu 31.40 31.11
Sb 29.94 29.81
Mn 46.06 46.47
表明质点在液体中的热运动性质（状态）和 在固体中差别不大，基本上仍是在平衡位置附近 作简谐振动。
熔融石英 的分化
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基表本3结－构2单元在熔硅体酸中以盐聚聚合离合子结团构形式存在
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离子取代
低聚物
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分化 低聚合物 缩聚
释放出部分Na2O
[SiO4]Na4十[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8＋Na2O
（短键） 3[Si3O10]Na8——[Si6O18]Na12＋2Na2O
3.影响聚合物聚合程度的因素
硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度（数量）受 组成和温度两个因素的影响。
在熔体组成不变时，各级聚合物的浓度（数量） 与温度有关。在高温时，低聚合物以分立状态存在，当温 度降低时有一部分附着在“三维碎片”上，被碎片表面的 断键所固定，产生聚合反应。如果温度再升高，低聚物又 脱离，产生解聚反应。
由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太 远的液体，故把熔体的结构看作与晶体接近 更有实际意义。
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关于液体的结构理论有
液体的近程有序结构理论
1924年，弗仑克尔提出，解释了液体的流动性。 “核前群”理论
可以解释液体的许多物化性质，如温度升 高，电导率上升。
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二、硅酸盐熔体结构
1.基本结构单元－ [SiO4] 四面体
当晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10％ (相当于质点间平均距离增加3％左右)；而当液体气化时， 体积要增大数百倍至数千倍(例ห้องสมุดไป่ตู้水增大1240倍)。
2．晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。 Na晶体 Zn晶体 冰
熔融热 (kJ/mol) 2.51 6.70 6.03 而水的气化热为40.46kJ／mol。这说明晶体和液体内能差 别不大，质点在固体和液体中的相互作用力是接近的。
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Intensity/(CPS)
强度 I
图3－1 不同聚集状态物质的X射线衍射强度 随入射角度变化的分布曲线
气体 液体
玻璃
晶体
sinθ λ
10 20 30 40 50 60 70 80
2θ/( °)
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综上所述: 液体是固体和气体的中间相，液体结构在
气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接 近气化点）时与气体接近，在稍高于熔点时 与晶体接近。
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4. X射线衍射图相似(图3－1) 液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了液体
中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶体中 的相似。液体衍射图中的衍射峰都很宽阔，这是和液体质 点的有规则排列区域的高度分散有关。由此可以认为，在 高于熔点不太多的温度下，液体内部质点的排列并不是象 气体那样杂乱无章的，相反，却是具有某种程度的规律性。 这体现了液体结构中的近程有序和远程无序的特征。
可以比较完善第解释熔体的结构、结构和性能之间的关系。 硅酸盐熔体中，基本结构单元在熔体中组成形状不规则、 大小不同的聚合离子团（或络阴离子团）在这些离子团间 存在着聚合－解聚的平衡。
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硅酸盐熔体结构的聚合物理论
Si－O 键的键合有高键能、 方向性和低配位等特点。
熔体中R－O键的键型是以离子 键为主，比Si－O键弱得多。
第三章 非晶态结构与性质
本章主要内容： 第一节 熔体的结构 第二节 熔体的性质 第三节 玻璃的通性和玻璃的转变 第四节 玻璃的形成 第五节 玻璃结构理论
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第一节 熔体的结构
一、对液体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构――聚合物理论
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一、对液体结构的一般认识 1．晶体与液体的体积密度相近。
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R＝O/Si
当熔体温度 不变时，各种聚合程度 聚合物的浓度与熔体的 组成有关。R大说明熔 体中碱性金属氧化物含 量高，分化后非桥氧数 目多，故而低聚物的浓 度随之增大（数量多。
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红外反射光 谱分析结果
[SiO4]在2000度的熔融态中仍然存在
理论分析结果
配位和混合键型
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2.硅酸盐熔体结构的聚合物理论
上世纪70年代白尔泰（P.Balta）等提出了熔体聚合物理 论
熔体的结构由各种聚合程度不同的聚合体所形成，在一定 条件下，聚合——解聚达成平衡；聚合体的种类、大小和 数量随熔体的组成和温度而变化。
节环） 平衡
进一步侵蚀 （石六英骨架
分化
精品课件
硅酸盐熔体中聚合物的形成过程可分为三个阶段。 初期：石英（或硅酸盐）的分化： 中期：缩聚并伴随着变形； 后期在一定时间和一定温度下，缩聚――分化达到平衡。 产物中有低聚物、高聚物、三维晶格碎片以及游离碱、吸
附物，最后得到的熔体是不同聚合程度的各种聚合体的混 合物，构成硅酸盐熔体结构。 聚合物的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化。 以上是硅酸盐熔体结构的聚合物理论。
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3．固液态热容量相近(表3－1)
表3－1
物质名称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol）
几种金属固、液态时的热容值
Pb 28.47 27.30
Cu 31.40 31.11
Sb 29.94 29.81
Mn 46.06 46.47
表明质点在液体中的热运动性质（状态）和 在固体中差别不大，基本上仍是在平衡位置附近 作简谐振动。
熔融石英 的分化
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基表本3结－构2单元在熔硅体酸中以盐聚聚合离合子结团构形式存在
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离子取代
低聚物
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分化 低聚合物 缩聚
释放出部分Na2O
[SiO4]Na4十[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8＋Na2O
（短键） 3[Si3O10]Na8——[Si6O18]Na12＋2Na2O