bài giảng mở đầu vật liệu silicat

1 VAÄT LIEÄU VOÂ CÔ VAÄT LIEÄU VOÂ CÔ (V T LI U SILICAT)Ậ Ệ (V T LI U SILICAT)Ậ Ệ VT 2010 VT 2010 VẬT LIỆU VÔ CƠ VẬT LIỆU VÔ CƠ  Được tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa các nguyên tố kim loại và phi Được tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa các nguyên tố kim loại và phi kim loại, kim loại, á kim và phi kim á kim và phi kim  V t li u silicat lậ ệ V t li u silicat lậ ệ à v t li u vơ c thu c b ng q trình x lý nhi t các ậ ệ ơ đượ ằ ử ệ à v t li u vơ c thu c b ng q trình x lý nhi t các ậ ệ ơ đượ ằ ử ệ ngun li u thiên nhiên hay nhân t o có ch a các h p ch t silic (ch y u là các h p ệ ạ ứ ợ ấ ủ ế ợ ngun li u thiên nhiên hay nhân t o có ch a các h p ch t silic (ch y u là các h p ệ ạ ứ ợ ấ ủ ế ợ ch t silic thiên nhiên nh iơxit silic SiOấ ư đ ch t silic thiên nhiên nh iơxit silic SiOấ ư đ 2 2 và các khống silicat) và các khống silicat) CÁC KIỂU LIÊN KẾT TRONG VẬT LIỆU VÔ CƠ  là kết hợp giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trò Năng lượng liên kết trong vật liệu vô cơ là tương đối lớn khoảng 100-500 kJ/mol (kim loại là 60- 250kJ/mol) nh hưởng quyết đònh đến các tính chất đặc trưng của vl vô cơ: nhiệt độ nóng chảy, mật độ, độ cứng, độ giòn, trong suốt, cách điện LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN LIÊN KẾT TRONG CHẤT RẮN Tên liên kết Tên liên kết Kiểu liên kết Kiểu liên kết Tính chất Tính chất Ví dụ Ví dụ Năng lượng Năng lượng Mạng Mạng (kJ/mol) (kJ/mol) Ion Ion Cation và anion Cation và anion Giòn, trong suốt, Giòn, trong suốt, cách điện, T cách điện, T nc nc cao cao NaCl NaCl 765 765 Cộng Cộng hóa trò hóa trò Các nguyên tử Các nguyên tử dùng chung vỏ dùng chung vỏ electron electron Cứng, cách điện, Cứng, cách điện, T T nc nc cao cao Kim Kim cương cương 710 710 Kim loại Kim loại Các ion dương t o ạ Các ion dương t o ạ thành mạng trong thành mạng trong không gian điện tử tự không gian điện tử tự do chung do chung Dẫn điện, không Dẫn điện, không trong suốt trong suốt Na Na 110 110 Phân tử Phân tử Lực Van Der Waals Lực Van Der Waals giữa các phân tử giữa các phân tử Mềm, không dẫn Mềm, không dẫn điện, T điện, T nc nc thấp thấp Iốt Iốt 10 10 Liên kết Liên kết hydro hydro Liên kết hydro giữa Liên kết hydro giữa các phân tử các phân tử Không dẫn điện, Không dẫn điện, T T nc nc thấp thấp Nước đá Nước đá H H 2 2 O O (rắn) (rắn) 50 50 VẬT LIỆU VÔ CƠ CÓ CẤU TRÚC ĐA PHA, ĐA TINH THỂ Cấu trúc: là đặc điểm về cấu tạo của vật liệu, được xác đònh bởi: • - Kích thước hạt, hình dạng, cách phân bố, sự đònh hướng và sự tiếp xúc giữa các hạt. • - Số lượng và chất lượng của thành phần pha. • - Độ rỗng xốp. • Tính đồng nhất về cấu trúc cao sẽ làm tăng tính chất của vật liệu. TRẠNG THÁI TINH THỂ VÀ TRẠNG TRẠNG THÁI TINH THỂ VÀ TRẠNG THÁI VÔ ĐỊNH HÌNH THÁI VÔ ĐỊNH HÌNH  Chất rắn: -Liên kết chặt, hình dạng xác đònh. tinh thể: các phần tử (ion,nguyên tử, phân tử) phân bố theo quy luật đối xứng, tuần hoàn tạo thành mạng lưới; vô đònh hình: các phần tử hỗn độn, không theo trật tự. Vô đònh hình trạng thái trung gian giữa chất rắn và chất lỏng. -Tương tự chất rắn tinh thể: không biến đổi hình dạng theo bình chứa, những tính chất vật lý như độ cứng, tính đàn hồi -Tương tự chất lỏng: độ đồng nhất, bất đối xứng VẬT CHẤT KHÍ LỎNG RẮN KHÍ THƯỜNG KHÍ ION HĨA (PLASMA) LỎNG THƯỜNG LỎNG KẾT TINH RẮN TINH THỂ RẮN VĐH Ceramics Ceramics VAI TRỊ CÁC HỢP CHẤT SILICAT VAI TRỊ CÁC HỢP CHẤT SILICAT CHIẾM 70% KHỐI LƯỢNG VỎ TRÁI ĐẤT Một cách đơn giản, có thể hiểu các hợp chất silicat là các hợp chất có chứa nhóm oxit SiO 2 trong thành phần. Nhóm sản phẩm được xem như ngành gốm sứ truyền thống dùng đất sét, cát, đá vôi và tràng thạch làm nguyên liệu chính gồm có: gốm thô, gốm tinh vi, sứ, các loại vật liệu chòu lửa (VLCL) dùng cho các lò công nghiệp như silic (hay dinas), samot, cao nhôm Công nghệ sản xuất ximăng Poóclăng và thủy tinh silicat có vai trò riêng, rất đặc biệt trong nhóm này. Công nghiệp silicat Công nghiệp silicat Thuật ngữ “khoáng” Thuật ngữ “khoáng”  Các chuy n bi n pha r n th ng r t ch m => ch t ph gia khoáng hóa c ể ế ở ắ ườ ấ ậ ấ ụ đượ Các chuy n bi n pha r n th ng r t ch m => ch t ph gia khoáng hóa c ể ế ở ắ ườ ấ ậ ấ ụ đượ cho thêm vào nh m t ng t c chuy n hóa.ằ ă ố độ ể cho thêm vào nh m t ng t c chuy n hóa.ằ ă ố độ ể  C ch tác d ng c a khoáng hóa ph thu c nhi u vào c ch ph n ngơ ế ụ ủ ụ ộ ề ơ ế ả ứ C ch tác d ng c a khoáng hóa ph thu c nhi u vào c ch ph n ngơ ế ụ ủ ụ ộ ề ơ ế ả ứ  T ng l ng pha l ng, gi m nhi t xu t hi n pha l ng, ng n c n quá trình hòa ă ượ ỏ ả ệ độ ấ ệ ỏ ă ả T ng l ng pha l ng, gi m nhi t xu t hi n pha l ng, ng n c n quá trình hòa ă ượ ỏ ả ệ độ ấ ệ ỏ ă ả tan ng c c a tinh th , chuy n d ng sai sót c u trúc, t o tr ng cân b ng t nh ượ ủ ể ể ạ ấ ạ ườ ằ ĩ tan ng c c a tinh th , chuy n d ng sai sót c u trúc, t o tr ng cân b ng t nh ượ ủ ể ể ạ ấ ạ ườ ằ ĩ i n, b n v ng c u trúc tinh th .đ ệ ề ữ ấ ể i n, b n v ng c u trúc tinh th .đ ệ ề ữ ấ ể 10 [...]... chòu mài mòn cao, bền uốn thấp Các trạng thái của silicat Silicat Tinh thể Vơ định hình Phân tán cao Cấu trúc hợp chất Silicat và alumino -Silicat  Tứ diện phối trí cơ bản [Si04]-4 – – – – – Bốn ion O2- bao quanh ion Si4+ Khoảng cách Si – O: 1.62A0 RA /RK = 0,39 Số phối trí : 4 Al3+ có thể thay thế một phần Si4+ Cấu trúc hợp chất Silicat và alumino -Silicat  Tứ diện [ SiO4]4- có khả năng liên kết với... hoặc 4 đỉnh, nhờ đó các hợp chất Silicat rất đa dạng Silicat ở trạng thái vơ định hình  Có hai trạng thái: lỏng và thủy tinh  Trạng thái lỏng: Chất lỏng khơng sai sót, chất lỏng có hướng, chất lỏng khơng trật tự  Trạng thái thủy tinh: Các q trình nhiệt độ cao  Hiện tượng khuếch tán: là sự di chuyển chất nhằm tạo cân bằng thế  Kết khối: là q trình tự rắn chắc của vật liệu dưới tác dụng của nhiệt độ...TÍNH CHẤT VẬT LIỆU SILICAT Tồn tại trạng thái tinh thể và trạng thái vô đònh hình Nhiệt độ nóng chảy cao Giòn ở nhiệt độ thường Độ bền cơ học: độ bền thực tế của VL vô cơ thấp hơn nhiều so với độ bền lý thuyết Độ... pittông có khả năng cải thiện các tính chất và giảm giá thành • Thành phần Zirconia được sử dụng làm xi lanh nhiên liệu của động cơ Cummins • Si3N4 cam roller followers are used in Detroit Diesel Corporation (DDC) engines • Si3N4 valves are being developed for reciprocating Xi lanh nhiên liệu chiu áp suất cao bằng Zirconia ceramics trong động cơ diesel làm giảm tổn thất và tăng độ tin cậy and • Excellent... nhiệt độ cao  Hiện tượng khuếch tán: là sự di chuyển chất nhằm tạo cân bằng thế  Kết khối: là q trình tự rắn chắc của vật liệu dưới tác dụng của nhiệt độ cao Material Table 1 Cách viết cơng thức các silicat theo thành phần  Theo thứ tự hóa trị oxit tăng dần, cuối cùng là SiO2 VD: K2O.Al2O3.6SiO2  Theo thứ tự cation hóa trị một, hai, ba… sau cùng là Si và tổng số oxi VD: K Al Si O 2 2 6 16 Theo cấu . trạng thái của silicat Các trạng thái của silicat Silicat Tinh thể Vô định hình Phân tán cao Cấu trúc hợp chất Silicat và Cấu trúc hợp chất Silicat và alumino -Silicat alumino -Silicat  Tứ diện. 2 và các khống silicat) và các khống silicat) CÁC KIỂU LIÊN KẾT TRONG VẬT LIỆU VÔ CƠ  là kết hợp giữa liên kết ion và liên kết cộng hóa trò Năng lượng liên kết trong vật liệu vô cơ là tương. 1 VAÄT LIEÄU VOÂ CÔ VAÄT LIEÄU VOÂ CÔ (V T LI U SILICAT) Ậ Ệ (V T LI U SILICAT) Ậ Ệ VT 2010 VT 2010 VẬT LIỆU VÔ CƠ VẬT LIỆU VÔ CƠ  Được tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa các