유리는 고체입니까, 액체입니까? 이 질문을 들어 본 적이 있습니까? 이 질문은 오랫동안 사람들을 당혹스럽게했습니다. 유리의 구조와 정의에 대한 첫 번째 연구는 1830 년에 수행되었으며 그 이후 과학과 기술이 발전함에 따라 많은 개념이 변경되었습니다.
처음에 떠오르는 첫 번째 대답은 유리가 단단하다는 것입니다. 그러나 제조 공정을 접하게되면 의심이 생기기 시작합니다. 이것에 대해 조금 더 이해합시다.
유리 생산에는 화학 증착, 열분해, 중성자 조사, 졸-겔 공정 등과 같은 여러 가지 방법이 있습니다. 오늘날 가장 많이 사용되는 프로세스는 용융 / 냉각.
이름에서 알 수 있듯이이 과정에서 분말 물질의 혼합물을 약 1500ºC의 온도에서 오븐에 넣습니다. 이 오븐에서 혼합물은 녹고 (고체에서 액체로) 꿀과 비슷한 점도의 반죽 덩어리를 형성합니다. 이 유리는 용해로에서 제거되고 냉각되면서 성형되어 우리가 알고있는 단단한 구조에 도달합니다.
수제 유리 제조 단계
일반적으로 유리 혼합물에서 유리 제조를위한 원료로 사용되는 물질은 실리카 또는 이산화 규소 (SiO2 ), 이것은 모래에 존재하지만 공장에서는 석영 인 또 다른 결정질 형태의 이산화 규소를 사용하는 것이 일반적입니다. 그만큼 소다 또는 소다 (탄산나트륨-Na2CO3) 그건 석회암 (탄산 칼슘-CaCO3). 이 세 가지 재료를 분쇄하여 분말로 만든 다음 적절한 비율로 혼합합니다.
융합으로 형성된 질량 규산 나트륨 및 칼슘으로 구성 :
재 + 석회암 + 모래 → 일반 유리 + 이산화탄소
에서2CO3 + CaCO3 + SiO2 → 규산 나트륨 및 칼슘 + 이산화탄소
x 안으로2CO3 + y CaCO3 + z SiO2 → (에서2영형)엑스 . (CaCO)y. (SiO2)지+ (x + y) CO2
산업 분야에서는 혼합물에 깨진 유리를 추가하는 것이 일반적입니다. 유리 재활용.
여기에서는 무기 물질 만 언급하지만 유기 물질과 금속 물질로 만든 유리도 있습니다.
이 과정을 분석 할 때 일부 사람들은 유리가 용광로에서 녹아서 균일 한 액체로 나오기 때문에 액체라고 생각할 수 있습니다. 하나, 유리는 액체 나 고체로만 분류되지 않고 비결정질 고체로 분류됩니다. 이렇게 ???
이해하기 위해 안경과 크리스탈을 비교해 봅시다. 이들은 일반적으로 결정질 고체, 즉 원자 배열이주기적이고 대칭적인 구조를 나타냅니다.
대칭 및 주기적 결정 배열을 가진 결정질 고체의 예시 적 표현
반면에 유리는 대칭 및 병진 주기성을 갖는 원자 배열이 없지만 다음 그림과 같이 확장 된 임의의 3 차원 네트워크에 의해 형성됩니다.
대칭 및 주기성의 부재가 특징 인 유리 네트워크 (비결정질 고체)의 예시 적 표현
이를 바탕으로 일부 사람들은 유리가 무정형 고체라고 주장합니다. 하나, 무정형 고체도 비결 정성 고체이지만 유리와는 다릅니다. 유리에는 유리 전이가 있지만 무정형 고체에는 이러한 현상이 없습니다.
따라서 우리는 유리 전이가있는 비결정질 고체로 유리를 정의 할 수 있습니다. 그러나 무엇입니까 유리 전이?
용융 유리가 냉각 될 때, 성형 유닛이 조직화되어 결정을 형성하도록 방향을 잡는 데 약간의 시간이 걸립니다. 이 현상은 다음과 같은 온도 범위에서 발생합니다. 유리 전이. 이것은 구조적 이완으로 시작하는 온도 범위입니다. 점도, 열용량 및 팽창과 같은 일부 재료 특성에서 변화가 발생합니다. 열의.
따라서 유리 전이 온도는 유리 상태에서 점탄성 상태로의 전이를 정의합니다. 이것은 힘을 가할 때 탄력적으로 반응하지만 즉시 또는 영구적으로 반응하지 않는 재료를 말합니다. 유리체 상태는 우리가 물질에 힘을 가할 때 탄 성적으로 반응하지 않고 (변형되지 않음) 에너지를 흡수하고 소산하는 행동에 해당합니다. 결과적으로 몸이 무너집니다.
이 냉각이 빠르게 완료되면 (유리의 경우) 장치가 스스로 구성되기 전에 이동성을 잃고 결정화가 발생하지 않습니다. 이것은 유리 냉각은 유리 전이 온도보다 낮은 온도에서 발생합니다. 온도가 유리 전이 온도 (유리의 특성)보다 높으면 재료는 점탄성 거동을 갖습니다.
작성자: Jennifer Fogaça
화학 전공
출처: 브라질 학교- https://brasilescola.uol.com.br/quimica/o-vidro-solido-ou-liquido.htm