rk000000186

Система кремнезема. Согласно общеизвестной диаграмме Феннера, 5ІОг образует три главные модификации: кварц, триди- мит и кристобалит, каждая из которых, в свою очередь, имеет не- сколько разновидностей - модификаций второго порядка: а и (і- кварц, а -, р- и у- тридимит, а - и р- кристобалит. Однако, следует отметить, что полученные данные характерны для системы 5і02 с малым количеством минерализаторов (ионов щелочных, щелоч- ноземельных и других металлов). В то же время для высокочисто- го кремнезема были обнаружены следующие отклонения от диаг- раммы Феннера: даже при очень продолжительном нагревании при температурах 870-1470°С, область а - кварца простирается вплоть до температуры его превращения в а - кристобалит и в аморфную фазу переменной плотности, которая при дальнейшем повышении температуры дает расплав. Последовательность фазо- вых превращений в системе 5і02относится только к равновесным условиям, связанным с длительной выдержкой при определенных температурах. Однако в реальных условиях, в этой системе наблю- даются существенные отклонения от равновесных состояний. Мож- но указать на следующие характерные для системы 5 і02 отклоне- ния, имеющие непосредственное отношение к технологии кварце- вого стекла и изделий из него: -ф азовы е превращения между главными модифиациями про- исходят очень медленно; при достаточно быстром нагревании более низкотемпературные, чем а - кристобалит, формы 5 і02 могут непосредственно перейти в расплав, минуя фазу крис- тобалита; - расплав 5і02очень легко переохлаждается, образуя кремнезе- мистое (кварцевое) стекло, которое при температуре < 1000°С практически не способно кристаллизоваться и может находить- ся в метастабильном состоянии неопределенно долгое время; это отклонение от равновесного состояния обьясняется высо- кой вязкостью расплава 5і02 и кремнеземистого стекла, зат- рудняющей их переход в кристаллическое состояние. Структура кварцевого стекла. В соответствии с представле- ниями физики и химии твердого тела, кварцевое стекпо представ- ляет собою неорганический трехмерный полимер каркасного типа, состоящий из атомов кремния, тетраэдрически окруженных ато- мами кислорода и связанных с ними преимущественно ковалент- § 1. Кремнезем и кварцевое стекло 389