Mô tả:
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. SIO2 VÔ 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 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
5.1. BIỂU ĐỒ PHA
Xác định?
Đặc trưng cơ bản của 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 và tính toán định lượng thành phần pha ở
khoảng nhiệt độ khác nhau ( CB lỏng – rắn)
5.1. BIỂU
ĐỒ PHA
Công dụng?
- Ước lượng khoảng nhiệt độ nung
kết khối
- Tính toán thành phần và lượng
pha lỏng ở nhiệt độ khác nhau
- Giảm hoặc tăng nhiệt độ chảy
- Lựa chọn thành phần phù hợp
tính chất vật liệu
5.2. BIỂU ĐỒ PHA HỆ MỘT CẤU TỬ
• Biểu đồ pha hệ một cấu tử không có biến đổi
thù hình pha rắn
5.2.1
5.2.2
• Biến đổi thù hình
• Biểu đồ trạng thái hệ một cấu tử có biến đổi thù
hình
5.2.3
• Biểu đồ pha hệ SiO2 và các dạng thù hình của
SiO2
5.2.4
5.2.1. Biểu đồ pha1.hệ một cấu tử
không có biến đổi thù hình pha rắn
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)
1.
5.2.2. Biến đổi thù hình
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.
1. hệ một cấu tử có
5.2.3. Biểu đồ trạng thái
biến đổi thù hình
• Xem hình kỹ
5.2.4. Biểu đồ pha hệ1.SiO2 và các dạng
thù hình của SiO2
SiO2 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
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 hệ1.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 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
Biến đổi thù hình của cát quartz
o
1025 C
o
o
870 C
_quartz
573C
-quartz
1470 C
-tridimít
o
o
1720 C
-cistobalit
o
163 C
-tridimit
o
117 C
-tridimit
o
200 - 270C
-cistobalit
Noùng chaûy
Laøm laïnh
nhanh
Thuûy tinh
5.3. SIO2 VÔ ĐỊNH HÌNH VÀ GEL SIO2.nH2O
SiF4+ H2O gel axit silicic nước thủy
tinh + HCl
Khử nước gel axit silicic (10000C) SiO2
Vô định hình
Bột SiO2 Vô định hình có độ bền chống
axit cao, rất xốp Nguyên liệu tổng hợp
alumino silicat, chất hấp phụ, chống ẩm (
silicagel)
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.
Opal:
≥ 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…
Diatomite:
-
Xương tảo tích tụ tạo mỏ
SiO2: 65 -90%
Lỗ xốp nhỏ ( 1 - 3μm)
Mật độ 2,2 – 2, 36 g/cm3)
Ứng dụng:
Làm gạch cách nhiệt ( nhiệt độ cao)
Vật liệu lọc
Nguyên liệu nấu thủy tinh lỏng
Phụ gia sản xuất xi măng Poóc lăng…
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
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 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 nhất) nấu lại
(20000C) thủy tinh quartz đồng
nhất
- Ngưng tụ SiCl4 từ pha hơi 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 các lò nung
- Thiết bị chưng cất nước
- Kính thiên văn
- Sợi thủy tinh dẫn quang
- Xem thêm -