HÓA lý SILICAT chuong5

BIỂU ĐỒ PHA - Biểu đồ trạng thái cân bằng - Thể hiện quan hệ nhiệt độ, áp suất, TP hóa ở dạng đồ thị - Chủ yếu xét hệ ngưng tụ không xét pha khí - Xây dựng trên cơ sở số liệu thực nghi

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

• Silicat ở trạng thái tinh thể

Chương 5 ( 4 tiết)

BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ

5.1 BIỂU ĐỒ PHA

5.2 BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ

5.3 SIO 2 VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SIO 2 .nH 2 O

5.4 MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ SIO 2

5.1 BIỂU ĐỒ PHA

- Biểu đồ trạng thái cân bằng

- Thể hiện quan hệ nhiệt độ, áp suất,

TP hóa ở dạng đồ thị

- Chủ yếu xét hệ ngưng tụ( không xét pha khí)

- Xây dựng trên cơ sở số liệu thực

nghiệm của quá trình kết tinh

- Biểu đồ trạng thái cân bằng

- Thể hiện quan hệ nhiệt độ, áp suất,

TP hóa ở dạng đồ thị

- Chủ yếu xét hệ ngưng tụ( không xét pha khí)

- Xây dựng trên cơ sở số liệu thực

nghiệm của quá trình kết tinh

Đặc điểm?

pha lỏng ở nhiệt độ khác nhau

- Giảm hoặc tăng nhiệt độ chảy

- Lựa chọn thành phần phù hợp

tính chất vật liệu

Công dụng?

5.2 BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ

 Đơn chất có thể tồn tại dạng rắn, lỏng, khí

 Sự chuyển đổi các dạng gọi sự

chuyển pha

 Phần tử trạng thái rắn có liên kết chặt chẽ và mật độ cao hơn( so với lỏng khí )( xem hình)

5.2.1 Biểu đồ pha hệ một cấu tử không có biến đổi thù hình pha rắn

Dạng chuyển pha đặc biệt của chất rắn

Biến đổi điều kiện nhiệt động trong giới hạn nào đó, dạng thù hình biến đổi biến đổi thù hình

Có thể xảy ra một hoặc hai chiều thuận nghịch

Dạng thù hình: cấu trúc tinh thể khác nhưng thành phần hóa không đổi, tính chất vật lý và hóa học khác nhau.

5.2.2 Biến đổi thù hình

• Xem hình kỹ

5.2.3 Biểu đồ trạng thái hệ một cấu

tử có biến đổi thù hình

SiO 2 có nhiều dạng thù hình biểu đồ pha phức tạp

Áp dụng quy tắc Osvan : Nếu một chất ở đk đã cho

có thể tạo một số dạng thù hình thì dạng ban đầu là dạng bền vững nhất

Ở nhiệt độ tương đối thấp và áp suất rất cao,

SiO2 còn có các dạng thù hình như keatite ( thành phần khoáng chính gốm thủy tinh), stishovite, coesite ( gặp trong thiên thạch).

Biến đổi thù hình SiO2 không có hàng rào năng lượng quá lớn

Số phối trí các dạng thù hình không đổi (là 4)

Biến đổi thông số mạng

Biến đổi thù hình thứ cấp nhanh hơn nhiều

5.2.4 Biểu đồ pha hệ SiO2 và các dạng

thù hình của SiO2

Biến đổi thù hình của cát quartz

200 - 270Co

1720 Co

Nóng chảy

Làm lạnh nhanh b-tridimit -cistobalit b Thủy tinh

117 Co

g-tridimit

5.3 SIO2 VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SIO2.nH2O

SiF4+ H2O gel axit silicic  nước thủy tinh + HCl

Khử nước gel axit silicic (1000 0 C)  SiO 2 Vô định hình

Bột SiO 2 Vô định hình có độ bền chống axit cao, rất xốp Nguyên liệu tổng hợp alumino silicat, chất hấp phụ, chống ẩm ( silicagel)

SiO 2 vô định hình

5.3 SIO2 VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SiO2.nH2O

Thường gặp:

- Opal

- Diatomite

- Tro núi lửa

Tồn tại trong đất đá tự nhiên như laterite, khi mất nước tạo gel SiO2.nH2O có tính kết dính

Gel SiO 2 nH 2 O

 ≥ 70% nước

 Khử nước còn 10 -11%dạng sợi tương đối rắn

 100 -2500C: còn khoảng 1 – 34%

 5250C: khử nước hoàn toàn

 Khối lượng riêng: 1,9 – 2,5 g/cm3

 Dạng hydrogel rắn điển hình, tạo thành khi làm nguội dung dịch SiO2

 Các tạp chất: Na2O, K2O, CaO, Fe2O3…

Gel SiO 2 nH 2 O

Opal:

 Xương tảo tích tụ tạo mỏ

- Nguyên liệu nấu thủy tinh lỏng

- Phụ gia sản xuất xi măng Poóc lăng…

Gel SiO 2 nH 2 O Diatomite:

Tro núi lửa ( trepel):

 Dạng bột mịn

 SiO2: ≤ 98% ( dạng hoạt tính 8 – 15%)

 Ứng dụng:

- Sản xuất gạch chịu lửa

- Phụ gia hoạt tính cho xi măng Poóc lăng

Gel SiO 2 nH 2 O

5.4 MỘT SỐ VẬT LIỆU TỪ SIO2

5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)

5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết

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

Thủy tinh

quartz

5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết

Điều chế:

- Phóng tia lửa điện qua cát quartz  thủy tinh ( chưa đồng nhất) nấu lại (20000C) thủy tinh quartz đồng nhất

- Ngưng tụ SiCl4 từ pha hơi  SiO2 tinh khiết

Thủy tinh

quartz

5.4.1 Một số vật liệu từ SiO2 tinh khiết

Ứng dụng:

- Dụng cụ PTN

- Dụng cụ đo hệ số dãn nở nhiệt

- Ống mang điện trở cho các lò nung

- Thiết bị chưng cất nước

- Kính thiên văn

- Sợi thủy tinh dẫn quang

Thủy tinh

quartz

5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)

 SiO2: ≥ 93%, tạp chất Al2O3< 1%, oxit kiềm < 0,3%

 Có độ bền nhiệt rất cao thường dùng trong kết cấu

vòm lò.

 Nguyên liệu: quartzite( SiO2 vô định hình, 95% SiO2, ít gây biến đổi thể tích hơn 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)

5.4.2 Vật liệu chịu lửa silic ( dinas)

Khi nung ( tốc độ tăng, giảm nhiệt độ rất chậm, lưu nhiệt độ cao rất lâu):

- SiO2 biến đổi thù hình:

α – Tridymite, α – cristobalite  kết khối chắc

- Thể tích lỗ xốp có thể tăng

- Mật độ giảm

- Viên gạch thành phẩm có thể tích> gạch mộc 20%

Tridymite: hình kim, giúp độ bền uốn tăng chất

lượng gạch phụ thuộc Tridymite (≥ 60%)

KẾT THÚC CHƯƠNG 5