Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Мая 2015 в 00:47, реферат
Стекло— вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека.
На сегодняшний день существует огромное количество видов стекол, различных по своему составу и свойствам. Например: армированное, витринное, закаленное, цветное и др..
1. Содержание-------------------------------------------------------------------------2
2. Введение-----------------------------------------------------------------------------3
3. «Золотой рубин»-------------------------------------------------------------------5
4. «Селеновый рубин»---------------------------------------------------------------6
5. «Медный рубин»-------------------------------------------------------------------8
6. Применение рубиновых стекол-------------------------------------------------10
7. Список использованной литературы-------------------------------------------12
РХТУ им. Д.И. Менделеева
Кафедра тугоплавких неметаллических
и силикатных материалов.
Реферат:
Рубиновые стекла.
Руководитель: Акимова Е.М.
Исполнитель: Мараракин М.Д.
Группа Н-36
Москва 2014
Содержание
Введение
Стекло— вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека.
На сегодняшний день существует огромное количество видов стекол, различных по своему составу и свойствам. Например: армированное, витринное, закаленное, цветное и др.. Стекло применяется во всех сферах человеческой деятельности: от дешевой посуды до секретных космических технологий.
Одной из разновидностей цветных стекол является рубиновое или клюквенное стекло.
Легенда гласит, что рубиновое стекло было впервые получено, когда дворянин бросил золотую монету в смесь расплавленного стекла. Эту легенду легко опровергнуть, как золото растворяют в царской водке перед добавлением в жидкое стекло.
Во второй половине XVII века немецкий алхимик Кункель изобрел способ получения красного стекла, которое он назвал «золотым рубином». Для получения красного цвета Кункель при варке стеклянной массы вводил в нее золото.
Он никому не доверял тайну получения «золотого рубина», и, когда умер, секрет получения красного стекла был утерян. Западноевропейские ученые утверждают, что после смерти Кункеля в 1703 году, унесшего с собой в могилу секрет золотого рубина, способ его изготовления был снова открыт на Западе в 40-х годах XIX века. Но это неверно. Работы Ломоносова по цветному стеклу и по золотому рубину убеждают в том, что он на сто лет раньше разработал, независимо от Запада, самостоятельный способ получения рубиновых стекол, окрашенных соединением золота. Кроме того, завод Гусь-Хрустальный, основанный в середине XVIII века, быстро прославился не только своим хрусталем, но и тем, что здесь впервые в России стали вырабатывать изделия из красного, окрашенного золотом стекла.
Но ни один из тех, кто изучал рубиновые стекла не смог описать механизм появления цвета. Химик, лауреат Нобелевской премии 1925 по химии Рихард Зигмонди понял и объяснил, как небольшие коллоиды золота придают стеклу красный цвет.
В настоящее время рубиновые стекла получают без прибавления дорогостоящего золота, вместо которого вводят в стекло медь или селен.
«Золотой рубин»
Для получения красного золотого рубина употребляют раствор золота в царской водке вместо прежде бывшего в ходу кассиева пурпура, приготовление которого значительно хлопотливее и дороже, но имеющего то преимущество, что получается красное окрашивание требуемого оттенка. Вследствие этого кассиев пурпур остался в употреблении для дорогих эмалей и красок через огонь (по стеклу, фарфору и пр.).
Кислый раствор золота для рубина смешивают предварительно с песком, кварцем или молотым кремнием, предназначенным в состав, и когда получат слегка влажный рассыпчатый порошок, смешивают его с остальным составом, наблюдая, чтобы угле-щелочные соли попали в последнюю очередь. По окрашивающей способности золото превосходит все прочие вещества, 0,04% его максимальное количество, с которым можно получить при толщине в 1 стм почти не пропускающее свет стекло; большее количество золота почти бесполезно и при неосторожной плавке садится на дно в виде корольков.
Приготовленный сплав с золотом в охлажденном состоянии прозрачен и почти бесцветен. Чтобы получить надлежащую окраску, подвергают стекло разогреванию в отражательной печи на медленном краснокалильном огне, причем стекло начинает окрашиваться сначала в синеватый, потом в фиолетовый оттенок и затем получает розовый и красно-пурпурный цвет, которые могут быть удержаны охлаждением, при неудаче рубин получает грязный желтый и мутный цвет.
«Селеновый рубин»
Это яркое искрящееся стекло. В отличие от золотого рубина, имеющего легкий лиловатый оттенок, цвет селенового рубина слегка оранжевый. Изготовляют селеновый рубин путем варки цинксодержащей стекломассы с добавкой красителей — сульфида кадмия и селена.
Красную окраску стеклу придают ультрамикроскопические смешанные кристаллики сульфоселенида кадмия CdS. Цветовой оттенок зависит не только от величины кристалликов, но главным образом и от химического состава, в особенности от соотношения обоих красящих компонентов.
Основу селенового рубина составляет кадмиевая желтая, которая при добавке селена постепенно переходит в оранжевую. При увеличении содержания селена получают Темно-красный оттенок. Этим селеновый рубин коренным образом отличается от золотого и медного, окрашиваемых коллоидными частицами указанных металлов.
При тепловой обработке селеновых рубинов наблюдается постепенное наведение окраски от желтой к оранжевой и до интенсивной красной, что объясняется различным соотношением сульфида кадмия и селена, т.е. при получении оранжевого оттенка в стекле преобладает сульфид кадмия, а в красном стекле – селенид кадмия, При воздействии высокой температуры сульфид кадмия распадается на ионы Cd2+ и 2S.
Для получения селеново-рубиновой окраски стекол, не содержащих борной кислоты и окиси цинка, примерного состава SiO2 – 72-42%, Na2O – 14-16%, Cao – 12-13%, Al2O3 – 2%, применяют селеновый краситель для изготовления которого по предполагаемому способу сплавляют в присутствии восстановителей селенид цинка или кадмия с сульфидом того же металла.
Вместо селенидов и сульфидов цинка или кадмия возможно для получения красителя спекать при 600°С металлический селен, серу и цинк.
Если стекло после варки получается бесцветным для получения рубиновой окраски его наводят 0,5 — 4 минуты.
Особенностью селенового стекла является то, что меняя соотношение между количествами красителей, можно получать желтые, оранжевые, красные и совсем темно-красные стекла.
«Медный рубин»
Это темно-красное стекло, отличающееся от золотого и селенового рубинов меньшим блеском.
Получить рубиновое стекло, прибавляя вместо золота в стекло медь, не так просто, потому что медь в стекле ведет себя не всегда одинаково. Иногда она вступает в соединения с другими составными частями стекла и окрашивает стекло в сине-зеленый цвет. Иногда же кристаллики металлической меди остаются равномерно расположенными в массе стекла. При варке стекла с медью и специальными добавками оно некоторое время остается бесцветным, и, если его остудить, оно так и не покраснеет. Если же его потом нагреть до 700°С, оно на глазах начинает постепенно краснеть и превращаться в рубиново-красное стекло. Выяснилось, что при вторичном нагревании, частицы меди приближаются друг к другу. Это происходит потому, что при температурах в 600—700°С стекло хоть и останется еще твердым, но в нем уже возможно перемещение молекул.
Вводят Cu2O в количестве 1-3% от массы шихты в виде порошка коричневого цвета. Обычно для варки медного рубина используют натриевые стекла. При содержании меди в стекле 0,8-1,8% по массе получают интенсивное окрашивание хрустальных стекол, которые используют для выработки накладных стекол с толщиной окрашенного слоя в несколько десятых долей миллиметра.
Частицы меди, перемещаясь, соединяются в более крупные кристаллы, которые располагаются в определенном порядке. Они образуют сетку, от которой отражаются все спектры света кроме красного проходящего насквозь. Поэтому стекло и кажется нам красным. Основу медного рубина, очевидно, составляют коллоидные частицы меди, рассеянные в стекле. Окраска появляется в результате наводки при температуре 600-700°С. Изготовляют его путем варки шихты, содержащей закись меди, с добавлением восстановителей.
В качестве восстановителя при варке медного рубина чаще всего применяют окись олова, но можно также использовать порошковое олово, трехокись сурьмы или винный камень (кислый виннокислый калий). Плохое наведение медного рубина при повторном нагревании приписывается слабому протеканию восстановительного процесса при варке.
Медный рубин отличается очень ярким, сочным красным цветом и потому употребляется при изготовлении дублированного стекла с толстым накладом (окрашенный слой всегда находится снаружи 1 изделия).
Важным фактором, обусловливающим возможность наведения медного рубина, является вязкость стекломассы. Небольшая вязкость служит причиной очень быстрого наведения и часто вызывает побурение, т.е. замутнение оттенков стекла.
Применение рубиновых стекол
На старинных башнях московского
Кремля день и ночь сверкают пять рубиново-красных
пятиконечных звезд. Эти звезды неразрывно
связаны с Москвой — столицей Советского
Союза. Они являются как бы символом свободы
и могущества великого советского социалистического
государства.
Рубиновые звезды зажглись в 1937 году и
являются выдающимся достижением техники.
Стекло играет немаловажную роль в этом сооружении. Звезды сделаны из ярко-красного рубинового стекла. Это рубиновое стекло получается путем селена в комбинации с другими химическими соединениями. Его и называют селеновым рубином.
Для того, чтобы звезды были красивого красного цвета не только ночью, но и днем, их сделали из светло-красного стекла и положили на слой молочно-белого стекла.
Стекла вставлены в металлический
каркас. Размер звезд в поперечнике достигает 3 — 4 метров. Внутри каждой
звезды установлена лампа мощностью в
5000 ватт. Чтобы звезда светилась равномерно
по всей поверхности, свет лампы направляется
в каждый луч звезды системой стеклянных
призм, подобных тем, которые применяются
в маяках. А чтобы лампа и стекла не перегревались,
снизу их обдувают специальные вентиляторы.
Таких красивых, постоянно действующих
сооружений из стекла нет нигде в мире.
Нельзя не рассказать еще об одном интересном
и новом опыте применения цветного стекла
для оформления архитектурного сооружения.
В прежнее время некоторые здания венчались
шпилями, сверкавшими, на солнце своей
позолотой. Такими золочеными шпилями
украшены здания Адмиралтейства и Петропавловской
крепости в Ленинграде. Нелегко поддерживать
в порядке эти шпили. Тонкий слой позолоты
сходит довольно быстро, и шпиль тускнеет
и темнеет. А производить золочение на
месте очень сложно. Поэтому теперь золоченых
шпилей не делают.
Но архитектура новых зданий иногда требует
завершения острым, уходящим в небо шпилем.
Из чего же можно сделать шпиль, более
дешевый и прочный, чем золоченый, и не
уступающий ему по красоте? Конечно, из
стекла. Такой стеклянный золотой шпиль
и увенчал высотное здание Дворца науки
— Московского университета имени М. В.
Ломоносова.
Красителей, окрашивающих стекло в золотой
цвет, нет.
Поэтому рани шпиля сделали из ярко-желтых
стекол, а их внутреннюю поверхность покрыли
тонким слоем алюминия. Получилось золотое,
сверкающее зеркало.
Глядя на шпиль университета снизу невозможно отличить стекло от золота.
Этот шпиль красивее золотого, потому что больше блестит. Наружный слой стекла хорошо предохраняет зеркало от дождя и снега, и оно всегда будет оставаться блестящим.
Список использованной литературы