HÓA lý SILICAT chuong5

HĨA HỌC VÀ HĨA LÝ SILICAT Hồ Thị Ngọc Sương Các silicat trạng thái vơ định hình • Các silicat trạng thái phân tán cao • Cơ sở lý thuyết q 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) BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ 5.1 BIỂU ĐỒ PHA 5.2 BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ 5.3 SIO2 VƠ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SIO2.nH2O 5.4 MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ SIO2 5.1 BIỂU ĐỒ PHA Đặc điểm? - Biểu đồ trạng thái cân Thể quan hệ nhiệt độ, áp suất, TP hóa dạng đồ thị Chủ yếu xét hệ ngưng tụ( khơng xét pha khí) Xây dựng sở số liệu thực nghiệm q trình kết tinh 5.1 BIỂU ĐỒ PHA Xác định?  Đặc trưng hệ: -Sự hình thành hợp chất hóa học -Nhiệt độ nóng chảy hay kết tinh -Vùng tạo dd rắn -Vùng tạo phân lớp lỏng ( thiên tích) -Các dạng thù hình -Nhiệt độ biến đổi thù hình  Xác định tính tốn định lượng thành phần pha khoảng nhiệt độ khác ( CB lỏng – rắn) 5.1 BIỂU ĐỒ PHA - Cơng dụng? Ước lượng khoảng nhiệt độ nung kết khối Tính tốn thành phần lượng pha lỏng nhiệt độ khác - Giảm tăng nhiệt độ chảy Lựa chọn thành phần phù hợp tính chất vật liệu Biến đổi thù hình • Biểu đồ trạng thái hệ cấu tử có biến đổi thù hình • Biểu đồ pha hệ SiO2 dạng thù hình SiO2 • 5.2.4 5.2.3 5.2.2 5.2.1 5.2 BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ • Biểu đồ pha hệ cấu tử khơng có biến đổi thù hình pha rắn 5.2.1 Biểu đồ pha hệ cấu tử khơng có biến đổi thù hình pha rắn Đơn chất tồn dạng rắn, lỏng, khí Sự chuyển đổi dạng gọi chuyển pha Phần tử trạng thái rắn có liên kết chặt chẽ mật độ cao hơn( so với lỏng khí)( xem hình) 5.2.2 Biến đổi thù hình  Dạng chuyển pha đặc biệt chất rắn  Biến đổi điều kiện nhiệt động giới hạn đó, dạng thù hình biến đổi biến đổi thù hình  Có thể xảy hai chiều thuận nghịch  Dạng thù hình: cấu trúc tinh thể khác thành phần hóa khơng đổi, tính chất vật lý hóa học khác 5.2.3 Biểu đồ trạng thái hệ cấu tử có biến đổi thù hình • Xem hình kỹ 5.2.4 Biểu đồ pha hệ SiO2 dạng thù hình SiO2  Ở nhiệt độ tương đối thấp áp suất cao, SiO2 có dạng thù keatite ( thành phần khống gốm thủy tinh), stishovite, coesite ( gặp thiên thạch)  Biến đổi thù hình SiO2 khơng có hàng rào lượng q lớn  Số phối trí dạng thù hình khơng đổi (là 4)  Biến đổi thơng số mạng  Biến đổi thù hình thứ cấp nhanh nhiều Biến đổi thù hình cát quartz o 1025 C o o 870 C α_quartz 573C β -quartz 1470 C α -tridimít o o 1720 C α -cistobalit o 163 C β -tridimit 117 C γ -tridimit Làm lạnh o 200 - 270C β -cistobalit o Nóng chảy nhanh Thủy tinh 5.3 SIO2 VƠ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SIO2.nH2O SiO2 vơ định hình  SiF4+ H2O gel axit silicic  nước thủy tinh + HCl  Khử nước gel axit silicic (10000C) SiO2 Vơ định hình  Bột SiO2 Vơ định hình có độ bền chống axit cao, xốp Ngun liệu tổng hợp alumino silicat, chất hấp phụ, chống ẩm ( silicagel) 5.3 SIO2 VƠ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SiO2.nH2O Gel SiO2.nH2O  Thường gặp: - Opal - Diatomite - Tro núi lửa  Tồn đất đá tự nhiên laterite, nước tạo gel SiO2.nH2O có tính kết dính Gel SiO2.nH2O        Opal: ≥ 70% nước Khử nước 10 -11%dạng sợi tương đối rắn 100 -2500C: khoảng – 34% 5250C: khử nước hồn tồn Khối lượng riêng: 1,9 – 2,5 g/cm3 Dạng hydrogel rắn điển hình, tạo thành làm nguội dung dịch SiO2 Các tạp chất: Na2O, K2O, CaO, Fe2O3… Gel SiO2.nH2O      - Xương tảo tích tụ tạo mỏ SiO2: 65 -90% Lỗ xốp nhỏ ( - 3μm) Mật độ 2,2 – 2, 36 g/cm3) Ứng dụng: Làm gạch cách nhiệt ( nhiệt độ cao) Vật liệu lọc Ngun liệu nấu thủy tinh lỏng Phụ gia sản xuất xi măng Pc lăng… Diatomite: Gel SiO2.nH2O Tro núi lửa ( trepel):  Dạng bột mịn  SiO2: ≤ 98% ( dạng hoạt tính – 15%)  Ứng dụng: - Sản xuất gạch chịu lửa - Phụ gia hoạt tính cho xi măng Pc lăng 5.4 MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ SIO2 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết 5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas) 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết Thủy tinh quartz  Trong suốt với tia hồng ngoại, tử ngoại, nhìn thấy  Mật độ 2210 kg/m3  Hệ số dãn nở nhiệt thấp  Bền nhiệt, bền hóa cao, cách điện tốt  Nung nóng lâu 10000C meta cristobalite 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết Thủy tinh quartz Điều chế: - Phóng tia lửa điện qua cát quartz  thủy tinh ( chưa đồng nhất) nấu lại (2000 C) thủy tinh quartz đồng - Ngưng tụ SiCl4 từ pha  SiO2 tinh khiết 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết Thủy tinh quartz Ứng dụng: - Dụng cụ PTN - Dụng cụ đo hệ số dãn nở nhiệt - Ống mang điện trở cho lò nung - Thiết bị chưng cất nước - Kính thiên văn - Sợi thủy tinh dẫn quang 5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)  SiO2: ≥ 93%, tạp chất Al2O3< 1%, oxit kiềm < 0,3%  Có độ bền nhiệt cao thường dùng kết cấu vòm lò  Ngun liệu: quartzite( SiO2 vơ định hình, 95% SiO2 , gây biến đổi thể tích dạng tinh thể) 5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)  Quy trình: Quartzite ( rửa sạch, nghiền mịn)  trộn Ca(OH)2 ( 2-3% theo CaO)  ép viên sấy khơ định hình nung 1420 – 14500C Phản ứng tác dụng kết dính sấy: Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O 5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)  Khi nung ( tốc độ tăng, giảm nhiệt độ chậm, lưu nhiệt độ cao lâu): - SiO2 biến đổi thù hình: α – Tridymite, α – cristobalite  kết khối - Thể tích lỗ xốp tăng - Mật độ giảm - Viên gạch thành phẩm tích> gạch mộc 20%  Tridymite: hình kim, giúp độ bền uốn tăng chất lượng gạch phụ thuộc Tridymite (≥ 60%) KẾT THÚC CHƯƠNG [...]... dạng thù hình thì dạng ban đầu là dạng bền vững nhất  Dạng bền là β – quartz  Ba dạng thù hình chính: quartz, tridymite, cristobalite ( còn có dạng thứ cấp)  Biến đổi thù hình thay đổi tính chất vật lý, khả năng tham gia phản ứng 5.2.4 Biểu đồ pha hệ SiO2 và các dạng thù hình của SiO2  Ở nhiệt độ tương đối thấp và áp suất rất cao, SiO2 còn có các dạng thù hình như keatite ( thành phần khống chính... hình  SiF4+ H2O gel axit silicic  nước thủy tinh + HCl  Khử nước gel axit silicic (10000C) SiO2 Vơ định hình  Bột SiO2 Vơ định hình có độ bền chống axit cao, rất xốp Ngun liệu tổng hợp alumino silicat, chất hấp phụ, chống ẩm ( silicagel) 5.3 SIO2 VƠ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SiO2.nH2O Gel SiO2.nH2O  Thường gặp: - Opal - Diatomite - Tro núi lửa  Tồn tại trong đất đá tự nhiên như laterite, khi mất nước... liệu chịu lửa silic ( dinas) 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết Thủy tinh quartz  Trong suốt với tia hồng ngoại, tử ngoại, nhìn thấy  Mật độ 2210 kg/m3  Hệ số dãn nở nhiệt thấp  Bền nhiệt, bền hóa cao, cách điện tốt  Nung nóng lâu ở 10000C meta cristobalite 5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết Thủy tinh quartz Điều chế: - Phóng tia lửa điện qua cát quartz  thủy tinh ( chưa đồng 0 nhất)