HÓA lý SILICAT chuong3

HÓA HỌC VÀ HÓA LÝ SILICAT Hồ Thị Ngọc Sương Các silicat trạng thái vô định hình • Các silicat trạng thái phân tán cao • Cơ sở lý thuyết trình nhiệt độ cao • Biểu đồ pha hệ cấu tử • Biểu đồ pha hệ hai cấu tử • Chương Chương Chương Chương Chương Chương NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH Chương ( tiết) CÁC SILICAT Ở TRẠNG THÁI PHÂN TÁN CAO 3.1 Phân loại hệ phân tán 3.2 Các tượng hóa keo hệ đất sét – nước 3.3 Các tượng hóa keo đóng rắn chất kết dính 3.4 Bột màu công nghệ silicat 3.1 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN Khái niệm hệ phân tán  Là hệ hạt chất rắn có kích thước nhỏ phân tán môi trường liên tục rắn, lỏng khí  Với hệ silicat: môi trường phân tán thường chất lỏng pha rắn vô định hình  Tùy thuộc kích thước hạt, chia hệ phân tán thành: Hệ phân tán thô, trung bình, hệ phân tán cao (hệ keo, hệ nano) 3.1 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN Rắn phân tán lỏng chia thành loại:  Hạt rắn phân tử hay ion ( dung dịch)  Sol(keo): -Hạt rắn chùm phân tử, chùm vi tinh thể với d< 1μm ( hệ keo phân tán) -Các hạt tụ lại thành chùm hạt lớn lỗ xốp  Gel: -Khối liên kết có tính dẻo  Tạo nên cấu trúc mạng chất rắn -Độ nhớt gel lớn độ nhớt chất lỏng không chất rắn 3.1 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN Vai trò hệ phân tán Hệ huyền phù đất sét – nước quan trọng tạo hình gốm sứ Biến đổi sol – gel quan trọng trình hydrat hóa, tạo khoáng thủy lực ximăng… 3.2.5 3.2.4 Các phương pháp làm bền huyền phù hệ đất sét – nước • Khả hấp thụ hấp phụ • 3.2.2 Khả trương nở • 3.2.3 Hiện tượng sánh • 3.2.1 3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC 3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC Khái niệm đất sét - Gồm khoáng alumino silicate ngậm nước có cấu trúc lớp, như: kaolinite, halloysite, illite, montmorilonite… - Nhiều loại đất có tên gọi riêng tùy thuộc vào khoáng cao lanh ( kaolinite), bentonite ( montmorillonite) 3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC Khái niệm đất sét - Trong thành phần đất sét chứa oxit SiO2, Al2O3, H2O Hạt sét có dạng tấm, vảy, kích thước 300-500nm ( montmorillonite), - 10μm (kaolinhite) - 49Mỗi gồm nhiều lớp cấu trúc tứ diện [SiO4] bát diện [AlO6] [MgO6] 10- 3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC 3.2.1.Hệ huyền phù đất sét – nước  Tùy thuộc tỉ lệ đất sét – nước, hệ đất sét – nước thể tính chất khác nhau: - Lượng nước đủ lớn, đất sét thể tính dẻo Khi nước từ 35% trở lên, hạt sét phân tán nước tạo hệ huyền phù đất sét – nước 3.2.5 Hiện tượng sánh Là tượng đất sét bị vón cục huyền phù đất sét – nước Khi sánh: huyền phù không đồng nhất, khó chảy dòng, độ nhớt tăng đột ngột Hiện tượng sánh có tác động lực học ( khuấy trộn, sục khí…) 3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH Các tượng hóa keo ( biến đổi sol – gel tạo hệ keo) có khả tạo cường độ cho chất kết dính 3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH Ba loại chất kết dính( tùy theo vai trò hệ keo): Tác dụng kết dính sản phẩm hệ keo định Ví dụ: Xi măng poóc lăng  Quá trình biến đổi khoáng xi măng poóc lăng trình sol – gel  Bột xi măng có kích thước 30 - 80μm Trộn nước huyền phù dạng keo huyền phù tạo gel ( phản ứng hydrat hóa) Tác dụng kết dính hợp chất dạng tinh thể Ví dụ: Xi măng manhezi, thạch cao xây dựng  Khi cho nước vào, ban đầu hòa tan phần nước tạo kích thước hệ keo, sau kết tinh lại tinh thể kích thước tương đối lớn Tác dụng kết dính tinh thể hạt keo định Ví dụ: Xi măng xỉ sunfat  Ban đầu phụ thuộc vào tinh thể ettringite (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O.)  Sau đó, trình biến đổi sol – gel hydro silicat canxi dạng keo định tính chất Bột màu cấu trúc tinh thể • Bột màu tổng hợp phương pháp sol – gel • Màu hệ keo thủy tinh • 3.4.3 3.4.2 3.4.1 3.4 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG NGHỆ SILICAT 3.5 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG NGHỆ SILICAT  Dùng trang trí  Chế tạo từ oxit màu kim loại chuyển tiếp nhóm oxit đất  Oxit màu thường chế tạo thành hợp chất có cấu trúc khoáng bền vững  Nghiền mịn bột màu đến kích thước hệ keo nhằm tăng độ che phủ màu 3.5.1 Bột màu cấu trúc tinh spinel loại X2+Y3+O4 :  X  Y  Nhiệt độ nung : 1300 – 1350 C 2+ 3+ thể 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ Mg , Zn Co , Ni , Fe , Mn , Ca , Cu : Al 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ 3+ , Fe , Cr , V , Mo , W - Xanh nikel: NiO.Al2O3 - Xanh spinel: FeO Al2O3; NiO.Al2O3; CdO.Cr2O3 - Đen spinel: FeO.V2O3; MgO.V2O3; ZnO.V2O3 - Nâu spinel: FeO.Cr2O3; MgO.Fe2O3; NiO.Fe2O3; ZnO.Fe2O3; MnO.Al2O3 - Xanh spinel: FeO.Al2O3; CoO.Cr2O3; MgO.Cr2O3; NiO.Cr2O3; ZnO.Cr2O3 - Trắng spinel: ZnO.Al2O3;MgO.Al2O3 3.5.1 Bột màu cấu trúc tinh thể spinel loại hai : X 2+Y4+O4, với: Y4+ Ti4+ Sn4+, X2+ tương tự màu spinel loại Nhiệt độ nung 1000 – 12000C, - Trắng: 2ZnO.TiO2 - Da cam: 2MnO.TiO2 - Nâu: 2FeO.TiO2; 2MnO.TiO2 - Xanh Cobal: 2CoO.TiO2; 2CoO.SnO2 Khoáng bền spinel loại 3.5.1 Bột màu cấu trúc tinh thể Trên sở granat Công thức tổng quát : 3XO.Y2O3.3ZO2 - X - Z 2+ , 3+ Y tương tự nhóm spinel 4+ Si 4+ , Sn 4+ , Zr 4+ 3hoặc nhóm PO4 có cấu trúc granat  Nhiệt độ tổng hợp ( 1100 – 12000C) 3.5.1 Bột màu cấu trúc tinh thể khoáng zircon (ZrO2.SiO2) baddeleid(ZrO2 )  Chủ yếu tạo màu với oxit vanadi V2O5  Khoáng bền nhiệt độ cao  Đóng vai trò chất mang màu  Tạo dung dịch rắn với oxit chất Cr2O3.SnO2, MnO.Al2O3… mang màu như: Cr2O3.Al2O3, MÀU TRANG TRÍ MEN Granat : 3XO.Y2O3.3ZO2,    X2+ Y3+ tương tự nhóm spinel, Z4+: Si4+, Sn4+, Zr4+ PO43- Tạo granat từ 1100 – 12000C (ZrO2.SiO2) baddeleid (ZrO2) Tạo d,d, rắn với V2O5, Cr2O3.Al2O3, Cr2O3.SnO2, MnO.Al2O3 Xanh sáng ZrO2-SiO2-V2O5, nâu ZrO2-SiO2-MnO  Xanh sẫm ZrO2-SiO2-Cr2O3,  Vàng ZrO2- SiO2-PrO  Hồng ZrO2-Al2O3-MnO-Fe2O3-Cr2O3  3.5.2 Bột màu tổng hợp phương pháp sol – gel Chất sử dụng: muối vô hợp chất kim dạng sol Hệ gia nhiệt (800 -12000C) Sản phẩm dạng gel hình thành phát triển tạo bột màu cỡ hạt 20 -100nm Bột màu có cấu trúc ( nhiệt độ tạo thấp hơn, cỡ hạt mịn hơn) 3.5.3 Màu hệ keo thủy tinh  Các hạt kim loại Au, Cu, Se, Sb, Ag nấu hòa tan khối thủy tinh dạng ion  Gia nhiệt thích hợp môi trường khử hạt kim loại kích thước hệ keo tạo màu  Trong hệ keo, hạt lớn, bước sóng ánh sáng bị hấp thụ dài gây tượng tán xạ as 3.5.3 Màu hệ keo thủy tinh  Nồng độ sai sót tinh thể lớn phủ màu mạnh  Chất tạo màu dạng keo nhạy với TP phối liệu chế độ gia nhiệt  Màu phụ thuộc kích thước phân tửMàu dễ biến đổi thay đổi đK phản ứng  Màu sắc không phụ thuộc chất hóa học chất gây màu [...]... chảy dòng, độ nhớt tăng đột ngột Hiện tượng sánh mất đi khi có tác động lực cơ học ( khuấy trộn, sục khí…) 3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH Các hiện tượng hóa keo ( biến đổi sol – gel tạo hệ keo) có khả năng tạo cường độ cho chất kết dính 3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH Ba loại chất kết dính( tùy theo vai trò hệ keo): 1 Tác dụng kết dính do sản phẩm hệ keo quyết... (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O.)  Sau đó, quá trình biến đổi sol – gel của các hydro silicat canxi dạng keo mới quyết định tính chất Bột màu cấu trúc tinh thể • Bột màu tổng hợp bằng phương pháp sol – gel • Màu hệ keo trong thủy tinh • 3.4.3 3.4.2 3.4.1 3.4 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG NGHỆ SILICAT 3.5 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG NGHỆ SILICAT  Dùng trang trí  Chế tạo từ oxit màu của kim loại chuyển tiếp hoặc... bị phân hủy và mất tác dụng trong thời gian ngắn 3.2.3 Khả năng hấp thụ và hấp phụ Hấp thụ: - Đất sét có khả năng giữ trên bề mặt phụ thuộc: - các chất lỏng + Cấu trúc lỗ xốp Gồm hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa + Hoạt tính bề mặt học + Đặc trưng cấu trúc Hấp phụ: + Tỷ lệ các khoáng sét có trong Đất sét có khả năng giữ trên bề mặt các đất chất khí 3.2.4 Khả năng trương nở Trong môi trường nước - Các... poóc lăng  Quá trình biến đổi các khoáng chính trong xi măng poóc lăng là quá trình sol – gel  Bột xi măng có kích thước 30 - 80μm Trộn nước huyền phù dạng keo huyền phù tạo gel ( do phản ứng hydrat hóa) 2 Tác dụng kết dính do các hợp chất dạng tinh thể Ví dụ: Xi măng manhezi, thạch cao xây dựng  Khi cho nước vào, ban đầu hòa tan một phần trong nước tạo kích thước hệ keo, sau đó kết tinh lại tinh...3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC 3.2.1.Hệ huyền phù đất sét – nước - Kích thước hạt nhỏ Hạt rất ít chịu ảnh hưởng của gia tốc trọng trường Có sự tích điện trên bề mặt hiệu ứng đẩy lẫn nhau chống sự kết... lớn phủ màu càng mạnh  Chất tạo màu dạng keo nhạy với TP phối liệu và chế độ gia nhiệt  Màu phụ thuộc kích thước phân tửMàu dễ biến đổi khi thay đổi đK phản ứng  Màu sắc không phụ thuộc bản chất hóa học chất gây màu