Настоящая книга является учебным пособием по курсу физической химии силикатов для студентов силикатных факультетов. При переиздании книги автором учтены замеченные недостатки. Второе издание книги в значительной мере переработано и пополнено в соответствии с современным уровнем знаний.
Считая нецелесообразным объединение в одной книге различных по содержанию и методике изложения курсов физической химии силикатов и химии кремния, автор ограничился изложением лишь первой дисциплины. Книга содержит сведения о силикатах в кристаллическом, расплавленном и стеклообразном состояниях, о равновесиях в системах, образованных силикатами, и кинетике протекающих в них процессов. Вопросы термохимии силикатов освещены в книге в меньшей мере, так как они имеются в соответствующих дисциплинах в программах силикатных факультетов.
ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ
Технологический процесс производства силикатных изделий за последнюю четверть века значительно изменился. По своему бо-' лее высокому уровню технической культуры современные производства силикатных изделий в ряде случаев могут быть поставлены наравне с наиболее передовыми химическими производствами. Та многовековая отсталость в методах производства, которая до сих пор считалась как бы обязательной принадлежностью силикатного производства, в наше время не могла быть более терпима вследствие необходимости в кратчайшие сроки развить промышленность до огромных размеров.
Однако успешное разрешение задачи полной реконструкции промышленности может быть проведено лишь при наличии на заводах достаточных кадров инженерно-технического персонала, владеющих наиболее совершенными методами производства и обладающих достаточно широкой подготовкой в области общетеоретических и технических дисциплин. Нам сейчас нужны на производстве такие инженеры, которые смогли бы не только управлять раз навсегда наложенным технологическим процессом, но и улучшать его, создавая новые методы производства или улучшая старые. Конечно, без полного овладения современной теорией производства, без знания, что именно и как происходит в обрабатывав^ мых материалах, нельзя быть руководителем процесса: без знания теоретических основ производства инженер становится в подчиненное к нему положение. В стенах высшего учебного заведения студент получает основные понятия о процессах, определяющих собой весь ход силикатных производств. Однако не всегда; имеется возможность при изложении основ технологии возвращаться к теории—к химии, физике и т. д., поэтому часто создается некоторый разрыв между общетеоретическими и техническими дисциплинами. Студент, а впоследствии и инженер, уже хороши знакомый с процессом работы отдельных агрегатов производства, подчас не может связать имеющиеся у него теоретические знания о конкретными, протекающими у него на глазах явлениями. Особенно ярко это неумение приложить свои знания в области теории к процессам производства, беспомощность при неполадках и т. д. наблюдается среди работников силикатной промышленности. Объясняется это рядом причин, среди которых можно особо отметить следующие. ,:
Силикатная промышленность является одной из наиболее
3
ОГЛАВЛЕНИЕ С/я//-
Предисловие к первому изданию.........•......3
Предисловие ко второму изданию.........I.....7
Глава 1. Кристаллические силикаты. • " 9
§ 1. Распространение силикатов в земной коре и трудность их
изучения.....................$
§ 2. Строение силикатов........• • • . . . . . 10
§ 3. Сложные структуры силикатов ....'.........21
§ 4. Правила Паулинга..................24
§ 5. Ослабленные модели кристаллов по Гольдшмидту . ... 26
Глава II. Учение о равновесии фаз в применении к силикатам 28
1. Однокомпонентные системы 28
§ 1. Фаза. Число компонентов........• • • • . ' ' 28
§ 2. Вывод правила фаз Гиббса. Степени свободы.....29
§ 3. Величина свободной энергии и условия равновесия • • • • 33 § 4. Величина термодинамического потенциала и условия равновесия 34
§ 5. Вывод уравнения Клаузиуса-Клапейрона.........35
§ 6. Тройная точка............ .-••••' 37
§ 7. Полиморфные превращения • - ............39
§ 8. Условия равновесия модификаций кремнезема.....42
§ 9. Методы исследования равновесия силикатных систем .... 46
2. Двухкомпонентные системы 48
§ 1. Бинарные системы. Эвтектика..........•'. . 48
§ 2. Образование химического соединения, плавящегося без разложения....................'55
§ 3. Плавление химического соединения с разложением • • • • ' 57
§ 4. Полиморфные превращения..............63
§ 5. Диаграмма плавкости смешанного типа.........66
§ 6. Влияние давления на процесс плавления.........67
§ 7. Ликвация............•••-..:' 69
§ 8. Термодинамические потенциалы жидких смесей и растворов . 76 § 9. Образование и распад химического соединения в твердом
состоянии.....................78
§ 10. Твердые растворы ...-••-..........80
§ 11. Свойства твердых растворов.............80
§ 12. Непрерывный ряд твердых растворов..........81
§ 13. Ограниченная растворимость в твердом состоянии • • • • . 86 § 14. Распад твердых растворов при нагревании и охлаждении . 88 § 15. Полиморфные превращения в твердых растворах • • . . . 91
3. Трехкомпонентные системы . • . « ' 93
§ 1. Методы изображения трехкомпонентных систем .--... 93
§ 2. Тройная эвтектика..........• •.....99
§ 3. Применение «правила рычага» в трехкомпонентных системах . Ю1 S 4. Образование бинарного соединения, плавящегося без разложения Ю4
§ 5. Образование нескольких бинарных соединений .......106
§ 6. Образование тройного соединения, плавящегося без разложения 107
§ 7. Плавление бинарного соединения с разложением......109
§ 8. Переход от плавления без разложения к плавлению с разложением 114
§ 9. Распад соединения ниже определенной температуры.....115
§ 10. Образование бинарного соединения ниже определенной температуры . . . . .•-.-..........-116
§ 11. Полиморфные превращения............118
§ 12. Плавление с разложением тройного соединения......119
§ 13. Ликвация в тройных системах............121
; § 14. Диаграмма плавкости системы NaiO — СаО — SiOt .... 123
28Т
§ 15. Диаграмма плавкости системы СаО — АЬОз — SiOj .... 128 § 16. Диаграмма плавкости системы MgO — СаО — SiOj . . . .136 § 17. Диаграмма плавкости системы ЫазЗЮз — M^SiO* — 5Ю2 .138 § 18. Диаграмма плавкости системы КаО—А12Оз—SiO2 .... 139 § 19. Диаграмма плавкости системы КаО — РЬО — SiO2 . . . -140 § 20. Диаграмма плавкости системы NasO — РЬО — SIO2 • . . .141 § 21. Диаграмма плавкости системы NajSiOs — РезОз — 8Юв . .142 § 22. Диаграмма плавкости системы СаО — FeO — SiOa • • • .143 § 23. Диаграмма плавкости системы MgO — АЬОз — SiO2 . . .146 § 24. Образование твердых растворов в тройных системах . . . .148 § 25. Диаграмма плавкости системы альбит-анортит-диопсид . . 149 § 26. Диаграмма плавкости системы форстерит—диопсид — SiOb .152 4. Четырехкомпонентные системы . 157
§ 1. Методы изображения и процесс кристаллизации в четырехком-
понентных системах.................157
?Г л а в а Щ. Расплавы силикатов
§ 1. Трудности изучения расплавов силикатов........162
§ 2. Получение высоких температур ...........'. 162
§ 3. Закон Рауля—Вант-Гоффа и силикаты ........171
§ 4. Поверхностное натяжение расплавов силикатов и методы его
определения...............j . . .173
§ 5. Определение плотности расплавов.........• -' 180
§ 6. Методы определения вязкости силикатных расплавов . . . .186
§ 7. Вязкость силикатных расплавов............193
§ 8. Электропроводность силикатных расплавов........196
§ 9. Строение расплавов силикатов ............ -207
^
Глава IV. Стеклообразные силикаты . 213.
§ 1. Физические и физико-химические свойства стекол в области стеклования...........• •.......213
§ 2. Эффект комбинационного рассеяния в стеклах.......220
§ 3. Электронографические и рентгенографические исследования стекол . . . . .•-.-...........223
§ 4. Гипотезы строения стеклообразных веществ........224
Г лава V. Термохимия силикатов , 244
§ 1. Теплоемкость силикатов.........'..... 244
§ 2. Теплоты плавления и растворения силикатов ..••.. .250 § 3. Теплоты гидратации и образования силикатов.......254
'Глава VI. Кинетика реакций силикатообразования , "' • 263
§ 1. Реакции в твердом состоянии...........263
§ 2. Кинетика процессов растворения..........'. . 275
§ 3. Равновесие между силикатами и газами . . . • • • '280
О. К. БОТВИНКИН. Физическая химия силикатов
Цена: 300руб.
