玻璃的特点有什么特征
玻璃是由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的,在熔融时形成连续网络结构,冷却过程中粘度逐渐增大并硬化致使其结晶的硅酸盐类非金属材料。下面是本站小编给大家整理的玻璃的特点,希望能帮到大家!
玻璃的特点短程有序,即在数个或数十个原子范围内,原子有序排列,呈现晶体特征;长程无序,即再增加原子数量后,便成为一种无序的排列状态,其混乱程度类似于液体。在宏观上,玻璃又是一种固态的物质。
玻璃就是这样一种物质。造成玻璃这种结构的原因是:玻璃的粘度随温度的变化速度太快,而结晶速度又太慢。当温度下降,结晶刚刚开始的时候,粘度就已经变得非常大,原子的移动被限制住,造成了这种结果。所以,玻璃态类似于固态的液体,物质中的原子永远都是处于结晶的过程中。
因此,玻璃中的原子位置看似固定,但是原子间依然有作用力促使它具备重新排列的趋势。并不是一个稳定的状态,这和石蜡中的原子状态不同。所以,同样不是晶体,常温下,石蜡完全是固体,而玻璃却可以被看作是粘度极大的液体。
玻璃的特性各向同性
玻璃的分子排列是无规则的,其分子在空间中具有统计上的均匀性。在理想状态下,均质玻璃的物理、化学性质(如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热率、电导率等)在各方向都是相同的。
无固定熔点
因为玻璃是混合物,非晶体,所以无固定熔沸点。玻璃由固体转变为液体是一定温度区域(即软化温度范围)内进行的,它与结晶物质不同,没有固定的熔点。软化温度范围Tg~T1,Tg为转变温度,T1为液相线温度,对应的黏度分别为1013.4 dPa·s、104~6dPa·s。
亚稳性
玻璃态物质一般是由熔融体快速冷却而得到,从熔融态向玻璃态转变时,冷却过程中黏度急剧增大,质点来不及做有规则排列而形成晶体,没有释出结晶潜热,因此,玻璃态物质比结晶态物质含有较高的内能,其能量介于熔融态和结晶态之间,属于亚稳状态。从力学观点看,玻璃是一种不稳定的高能状态,比如存在低能量状态转化的趋势,即有析晶倾向,所以,玻璃是一种亚稳态固体材料。
渐变性可逆性
玻璃态物质从熔融态到固体状态的过程是渐变的,其物理、化学性质的变化也是连续的和渐变的。这与熔体的结晶过程明显不同,结晶过程必然出现新相,在结晶温度点附近,许多性质会发生突变。而玻璃态物质从熔融状态到固体状态是在较宽温度范围内完成的,随着温度逐渐降低,玻璃熔体黏度逐渐增大,最后形成固态玻璃,但是过程中没有新相形成。相反玻璃加热变为熔体的过程也是渐变的。
玻璃的发展历史世界最早的玻璃制造者为古埃及人。玻璃的出现与使用在人类的生活里已有四千多年的历史,从4000年前的美索不达米亚和古埃及的遗迹里,都曾有小玻璃珠的出土。
公元12世纪,出现了商品玻璃,并开始成为工业材料。18世纪,为适应制望远镜的需要,制出光学玻璃。1874年,比利时首先制出平板玻璃。1906年,美国制出平板玻璃引上机,此后,随着玻璃生产的工业化和规模化,各种用途和各种性能的`玻璃相继问世。现代,玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。
3000多年前,一艘欧洲腓尼基人的商船,满载着晶体矿物“天然苏打”,航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮,商船搁浅了,于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅,搬来木柴,并用几块“天然苏打”作为大锅的支架,在沙滩上做起饭来。
船员们吃完饭,潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时,突然有人高喊:“大家快来看啊,锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西!”
船员们把这些闪烁光芒的东西,带到船上仔细研究起来。他们发现,这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来,这些闪光的东西,是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打,在火焰的作用下,与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的物质,这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起,然后用一种特制的炉子熔化,制成玻璃球,使腓尼基人发了一笔大财。
大约在4世纪,古罗马人开始把玻璃应用在门窗上,到1291年,意大利的玻璃制造技术已经非常发达。
就这样,意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃,他们在一生当中不准离开这座孤岛。
1688年,一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺,从此,玻璃成了普通的物品。
玻璃:此为梵语音,非现在所谓之玻璃。又作颇黎,新译作颇置迦、娑颇致迦、塞波致迦等,相当于此方之水精(晶)。
汉译作水晶,有紫、白、红、碧四色。
《玄应音义》曰:「颇黎,西国宝名也,此云水玉,或云白珠。」
《大论》云:「此宝出山石窟中,过千年,冰化为颇黎珠。」
《慧苑音义》云此宝:「形如水精,光莹精妙於水精,有黄、碧、紫、白四色差别。
明代李时珍《本草纲目》:「玻璃,本作颇黎」。颇黎国名也。其莹如水,其坚如玉,故名水玉。与水精同名。
几百年来,人们一直认为玻璃是绿色的,是无法改变的。后来发现绿色来自原料中少量的铁,二价铁的化合物使得玻璃显绿色。在加入二氧化锰以后,原来的二价铁变成三价铁显黄色,而四价锰被还原成三价锰呈紫色。光学上,黄色和紫色在一定程度上可以互补,混合在一起成为白光,玻璃就不偏色了。不过若干年后,三价锰被空气继续氧化,黄色会逐渐增强,所以那些古老房屋的窗玻璃会略微带点黄色。
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