Fizica și tehnologia materialelor oxidice

Sticla - material vitros obtinut, in special, prin subracirea unei topituri

Scurt istoric:

5000 i.C. – sticla naturala provenind din racirea rapida a lavei vulcanice (obsidianul) sau la impactul unor meteoriti cu pamantul

3500 i.C. – Egipt, Mesopotamia, primele obiecte facute de om, margele

1500 i.C. – primele vase (boluri) de sticla Mesopotamia, Egipt, Grecia, China si Tirol (”tehnica core”)

http://www.getty.edu/art/gettyguide/videoDetails?segid=3720

27 i.C.-14 d.C. – tehnica suflatului sticlei-Siria, perfectata de Venetieni

primele secole d.C – colorarea “stiintifica” a sticlei

100 d.C.- Alexandria, aplicatii arhitecturale ale sticlelor clare (MnO), geamuri turnate

1000- materie prima noua: K2CO3 din arderea copacilor (initial Na2CO3 din cenusa unor plante)

Scurt istoric, cont.:

1271- suprematia Venetiana 1291 transferul manufacturierilor sticlari pe insula Murano

1400 - centru nou in Altare, Genoa

1500- Murano, sticla tip cristal, materii prime: cuart nisipos pur si K2CO3

-primele oglinzi aproape perfecte prin acoperirea cu Hg

1674 - G. Ravenscroft - aparitia sticlei tip cristal cu indice de refractie si duritate mare , materii prime: cuart nisipos pur si PbO

1688- Franta, tehnica nou de obtinere a sticlei plane cu proprietati optice bune ptr. geamuri

1887- prima instalatie automata de obtinere a sticlelor de imbuteliere in America (M. Owens)

primul razboi mondial – aplicatii tehnice ale sticlelor

Razboi Vietnam, aplicatii biologice

Categorii & Aplicatii:

Clasificare dupa compozitie:

1. Sticla comerciala: M.P. nisip, Tt: 1700oC

70-74 % SiO2 + 12-16 % Na2O +5-11 % CaO +1-3 % MgO +1-3 % Al2O3

arhitectura

2. Sticle tip cristal:

CaO PbO, sticle moi, usor de decorat, cu indice de refractie mare, stralucire, transparente  industria optica, scuturi raze X, electronica

> 24 % PbO

! Daunator uman

3. Sticle borosilicate: sticle termorezistente, Pyrex

stabilitate chimica mare, rezistenta la soc termic  industria chimica, farmaceutica, uz casnic

70-80 % SiO2

7-13 % B2O3

+ Na, K…..

Sticla, material vitros - definitii

solid obinut prin subracirea unui lichid fara a cristaliza

solid Ne-cristalin

Retea cristalina

Structura cristalina: distributie spatiala unica de atomi care genereaza o retea simetrica, ordonata la mare distanta

Celula elementara: descrie prin repetabilitate distributia 3D a atomilor in volumul cristalului

C CVC CFC

Solid necristalin, structura amorfă şi vitroasă

Profilele energetice ale unor materiale solide cu diferite grade de ordonare:

Zarzycki, 1991:

“O sticlă este un solid necristalin care realizează tranziţia vitroasă”

Tranziţia vitroasă, generalitati1. Intervalul de temperatură, T caracteristic tranziţiei vitroase

2. Temperatura de tranziţie vitroasă, Tg

Evoluţia conceptelor structurale privind posibilitatea obţinerii materialelor oxidice în stare vitroasă

1. Concepţia cristalo-chimică

2. Rolul câmpului electrostatic al ionilor care intră în compoziţia sticlei

Calcul retete

Pentru obţinerea unei sticle din sistemul

xCuO(1-x)[2B2O3PbO] cu x = 0.1 s-au utilizat urmatoarele materii prime: CuO, H3BO3, PbO. Să se calculeze cantitatea folosită din fiecare materie primă ştiind ca, cantitatea totala de materia prima utilizata a fost de 5g. Se cunosc masele atomice ale următoarelor elemente:

mCu=64, mO=16, mB=10,8, mPb=207, mC=12, mH=1.

Pentru obţinerea unei mase de 500g de sticla din sitemul xFe2O3(100-x)[3P2O5Na2O] cu x = 2% mol, s-au utilizat urmatoarele materii prime: Fe2O3, (NH4)2PHO4, Na2CO310H2O. Să se calculeze necesarul de materii prime obtinerii acestei mase vitroase. Se cunosc masele atomice ale următoarelor elemente:mFe=55,8, mO=16, mP=30,9, mNa=22,9, mC=12, mH=1, mN=14.