მინა მყარია თუ თხევადი? გსმენიათ ოდესმე ეს კითხვა? ამ კითხვას დიდი ხანია აწუხებს ხალხი. პირველი შესწავლა მინის სტრუქტურასა და განსაზღვრებაზე 1830 წელს ჩატარდა და მას შემდეგ მრავალი ცნება შეიცვალა, როგორც მეცნიერება და ტექნიკა განვითარდა.
პირველ რიგში, ალბათ პირველი პასუხი, რომელიც გამიხსენდება, იქნება მინის მყარი. ამასთან, ეჭვები ჩნდება მაშინ, როდესაც მისი წარმოების პროცესს წავაწყდებით. მოდით გავიგოთ ცოტა მეტი ამის შესახებ?
შუშის წარმოების რამდენიმე მეთოდი არსებობს, მაგალითად, ორთქლის ქიმიური დალექვა, პიროლიზი, ნეიტრონული დასხივება, სოლ-გელი პროცესი და სხვა. დღეს ყველაზე ხშირად გამოყენებული პროცესია კლასიკური მეთოდი დნობა / გაგრილება.
როგორც სახელიდან ჩანს, ამ პროცესში ფხვნილის შემცველი ნივთიერებების ნარევი გადაიყვანება ღუმელში, დაახლოებით 1500ºC ტემპერატურაზე. ამ ღუმელში ნარევი დნება (მყარიდან გადადის თხევადში) და ქმნის პასტისებრ მასას სიბლანტის მსგავსი თაფლისა. შემდეგ ამ მინას ხსნიან დნობის ღუმელიდან და აცივებენ გაცივამდე და მიაღწევს ჩვენთვის ნაცნობ ხისტ სტრუქტურას.
ხელნაკეთი მინის წარმოების ნაბიჯები
საერთოდ, შუშის ნარევში გამოყენებული ნივთიერებები, როგორც ნედლეული მინის მოსამზადებლად, არის სილიციუმი ან სილიციუმის დიოქსიდი (SiO2 ), რაც ქვიშაშია, მაგრამ ქარხნებში ჩვეულებრივია სილიციუმის დიოქსიდის კიდევ ერთი კრისტალური ფორმის გამოყენება, რომელიც არის კვარცი; სოდა ან სოდა (ნატრიუმის კარბონატი - Na2კომპანია3) ეს არის კირქვა (კალციუმის კარბონატი - CaCO3). ეს სამი მასალა გაანადგურა და გადაიქცა ფხვნილად, შემდეგ კი შერეულია სათანადო პროპორციით.
შერწყმით წარმოქმნილი მასა შედგება ნატრიუმის და კალციუმის სილიკატებისგან:
ნაცარი + კირქვა + ქვიშა → საერთო მინა + ნახშირორჟანგი
საათზე2კომპანია3 + CaCO3 + SiO2 → ნატრიუმის და კალციუმის სილიკატები + ნახშირორჟანგი
x შემოსული2კომპანია3 + y CaCO3 + z SiO2 → (ზე2ო)x . (CaCO)y (SiO2)ზ+ (x + y) CO2
მრეწველობაში ხშირია გატეხილი მინის დამატება ნარევში, რაც ნიშნავს მინის გადამუშავება.
მიუხედავად იმისა, რომ აქ მხოლოდ არაორგანული ნივთიერებებია ნახსენები, ასევე არსებობს ორგანული და მეტალის მასალებისგან დამზადებული სათვალეები.
ამ პროცესის ანალიზისას შეიძლება ვიღაცამ იფიქროს, რომ მინა თხევადი იქნებოდა, რადგან იგი ერთგვაროვანი სითხე გამოდის ღუმელში დნობის შემდეგ. თუმცა, მინა კლასიფიცირდება როგორც თხევადი და არც მხოლოდ მყარი, არამედ როგორც არაკრისტალური მყარი. Ამგვარად???
გასაგებად, მოდით, შედარება დავუკავშიროთ სათვალეებს კრისტალებს. ზოგადად, ეს კრისტალური მყარია, ანუ ისინი წარმოადგენენ სტრუქტურას, რომლის ატომების განლაგება პერიოდული და სიმეტრიულია.
კრისტალური მყარი მასალის ილუსტრაციული წარმოდგენა სიმეტრიული და პერიოდული კრისტალური განლაგებით
მეორეს მხრივ, მინის არ აქვს ატომური განლაგება სიმეტრიითა და ტრანსლაციური პერიოდულობით, მაგრამ იგი იქმნება გაფართოებული და შემთხვევითი სამგანზომილებიანი ქსელით, როგორც ნაჩვენებია შემდეგ ილუსტრაციაში:
მინის ქსელის (არაკრისტალური მყარი) ილუსტრაციული წარმოდგენა, სადაც სიმეტრიისა და პერიოდულობის არარსებობა ახასიათებს
ამის საფუძველზე, ზოგი ირწმუნება, რომ მინა ამორფული მყარია. თუმცა, მიუხედავად იმისა, რომ ამორფული მყარი ასევე არაკრისტალური მყარია, ისინი განსხვავდება სათვალისგან. მიუხედავად იმისა, რომ სათვალეს აქვს მინის გადასვლა, ამორფულ მყარს არ აქვს ეს ფენომენი.
ამრიგად, ჩვენ შეგვიძლია განვსაზღვროთ სათვალეები, როგორც არაკრისტალური მყარი მასალები, რომლებსაც აქვთ მინის გადასვლა. მაგრამ რა არის მინის გადასვლა?
როდესაც მდნარი მინა გაცივდება, გარკვეული დრო სჭირდება, რომ ფორმირებულმა ნაწილებმა მოახდინონ ორიენტაცია ისე, რომ ისინი ორგანიზებულები გახდნენ და ამით წარმოქმნან ბროლი. ეს ფენომენი ხდება ტემპერატურის დიაპაზონში, რომელსაც ე.წ. მინის გარდამავალი. ეს არის ტემპერატურის დიაპაზონი, რომელიც იწყება სტრუქტურული მოდუნებით, ანუ მათი დაწყებისთანავე ცვლილებები ხდება ზოგიერთ მატერიალურ თვისებაში, როგორიცაა სიბლანტე, სითბოს ტევადობა და გაფართოება თერმული
ამრიგად, მინის გარდამავალი ტემპერატურა განსაზღვრავს მინისებრი მდგომარეობიდან ვიზკოლასტიკურ მდგომარეობაში გადასვლას. ეს ეხება მასალებს, რომლებიც ძალების გამოყენებისას რეაგირებენ ელასტიურად, მაგრამ არა მყისიერად ან მუდმივად. მინისებური მდგომარეობა შეესაბამება ქცევას, რომელშიც, როდესაც მასალას ძალას ვუყენებთ, ის ელასტიურად არ რეაგირებს - ის არ დეფორმირდება - არამედ შთანთქავს და ანაწილებს ენერგიას. ასე რომ, შედეგი არის ის, რომ სხეული იშლება.
როდესაც ეს გაგრილება სწრაფად მოხდება (რაც მინის შემთხვევაშია), დანადგარები კარგავენ მობილობას, სანამ თვითორგანიზდებიან და კრისტალიზაცია არ ხდება. Ეს ნიშნავს რომ მინის გაგრილება ხდება მინის გადასვლის ტემპერატურაზე დაბალ ტემპერატურაზე. თუ ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე მინის გადასვლის ტემპერატურა (რაც დამახასიათებელია სათვალისთვის), მასალს ექნება ვისკოელასტიური ქცევა.
ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm
