Захариасена—Уоррена.
По этой гипотезе стекло представляется в виде неупорядоченной бесконечной непрерывной объемной сетки, в узлах которой располагаются ионы, атомы или атомные группы. Например, структура кварцевого стекла, также как и кристаллического кварца, построена по этой гипотезе из связанных друг с другом тетраэдров [SiО4]4-, но в кристаллическом кварце каждый тетраэдр закономерно ориентирован относительно любого другого тетраэдра, а в структуре кварцевого стекла такая правильная ориентация в целом отсутствует. Если для ближайших соседних тетраэдров еще можно говорить в известной степени об определенной правильности их взаимного расположения (ближний порядок), то уже на расстояниях, больших чем примерно два межатомных расстояния, взаимное расположение тетраэдров оказывается произвольным, беспорядочным. Схемы кристаллической и стекловидной сеток в виде плоской проекции изображены на рис.
Стекло более сложного состава, в котором присутствуют кроме кремния и другие катионы (Na+, K+, Са2+, Ва2+ и др.), имеет в своей основе, так же как и в кварцевом стекле, неупорядоченный объемный кремнекислородный каркас. Катионы в этом каркасе размещаются также неупорядоченно в пространстве между кремнекислородными тетраэдрами, при этом часть связей между тетраэдрами разрывается.
|
|
Таким образом, данная теория предлагает, гомогенное, однородное строение стекла, так как все компоненты стекла, по гипотезе Захариасена—Уоррена, равномерно и неупорядоченно распределены в любой точке пространства.
ПЛАКАТ 1
В
В настоящее время эта гипотеза не дает достаточно удовлетворительного объяснения всему разнообразию сведений о свойствах стекол. Прежде всего это относится к тем экспериментальным данным, которые показывают, что стекла имеют не гомогенную, а микрогетерогенную структуру. В этом отношении более удовлетворительной является так называемая кристаллитная гипотеза Лебедева.
Кристаллитная гипотеза Лебедева.
Согласно этой теории стекло представляет собой сложную микрогетерогенную систему, составной частью структуры которой являются кристаллиты — субмикроскопические образования с определенной степенью упорядоченности структурных элементов. В отличие от кристаллов решетка кристаллитов значительно искажена и деформирована. Предполагается, что в центральных частях кристаллита его структура соответствует приблизительно нормальной кристаллической решетке, но по мере перехода из центральной части к периферии степень упорядоченности нарушается все больше и больше, так что в периферийной области структура оказывается неупорядоченной. Таким образом, определенная степень упорядоченности свойственна лишь части объема стекла: области кристаллитных образований разделяются областями стекла с неупорядоченным строением, причем переход между этими областями не является очень резким. При грубом расчете упорядоченная часть стекла оценивается некоторыми исследователями в 10—15%. Размер кристаллитов составляет порядка 1,5...2,5 нм, что отвечает размерам областей, содержащих всего несколько элементарных ячеек. В подходящих температурных условиях кристаллиты, однако, могут увеличиваться в размерах и, наконец, могут явиться зародышами образования кристаллов.
|
|
По своей химической природе кристаллитные образования соответствуют химическому составу тех кристаллических фаз, которые выделяются из данного стеклообразного расплава в случае его кристаллизации, они сложены из тетраэдров [Si04]4- и полиэдров [МеОп]. Химический состав кристаллитов определяется прежде всего химическим составом стекла и изменяется с его изменением. В этом также одно из отличий кристаллитной теории стекла от теории Захариасена—Уоррена, согласно которой все оксиды, входящие в состав стекла, распределяются в структуре равномерно независимо от их концентрации и вида оксидов, присутствующих в данном стекле.