Gläser und amorphe Werkstoffe

Welche Aussage über die Atomanordnung oxidischer Gläser wie Kalk-Natron-Glas trifft zu?

  1. ADie Koordination der nächsten Nachbarn und die Bindungsabstände, etwa im SiO₄-Tetraeder, sind nahezu einheitlich (Nahordnung), eine langreichweitige Periodizität fehlt jedoch
  2. BDie Atome sind wie in einem Gas völlig regellos angeordnet, und Koordinationszahl und Bindungsabstände sind von Atom zu Atom verschieden
  3. CEs liegt dieselbe periodische Anordnung wie im Kristall vor, doch die Körner sind nur wenige nm groß, sodass in der Röntgenbeugung keine Peaks erscheinen
Lösung und Erläuterung anzeigen

Lösung: A. Die Koordination der nächsten Nachbarn und die Bindungsabstände, etwa im SiO₄-Tetraeder, sind nahezu einheitlich (Nahordnung), eine langreichweitige Periodizität fehlt jedoch

Auch in oxidischen Gläsern ist die SiO₄-Einheit, in der vier Sauerstoffatome tetraedrisch um Si koordiniert sind, nahezu dieselbe wie im Kristall, und auch der Si-O-Abstand ist einheitlich. Da jedoch die Si-O-Si-Winkel und die Art der Verknüpfung der Tetraeder schwanken, geht die Regelmäßigkeit jenseits von etwa 1 nm verloren, und es gibt keine langreichweitige Periodizität. Zachariasen beschrieb dies als kontinuierliches Zufallsnetzwerk. In der Röntgenbeugung erscheint statt scharfer Peaks ein breiter Halo, und aus der radialen Verteilungsfunktion lassen sich Abstand und Koordinationszahl der nächsten Nachbarn bestimmen. Die Aussage, die Atome seien völlig regellos angeordnet, übersieht die Nahordnung. Die Kristallithypothese, die Glas als Ansammlung winziger Kristalle auffasst, ist nicht die maßgebliche Vorstellung: Die aus der Halobreite abgeschätzte Kristallgröße entspricht höchstens einer Elementarzelle, und die Kleinwinkelstreuung, die Korngrenzen hervorrufen müssten, wird nicht beobachtet (Warren).

Fehler melden

Dieses Thema üben Zurück zum Thema

Weitere Fragen zum Thema „Gläser und amorphe Werkstoffe“

  1. Welche Gruppe nennt richtig Netzwerkbildner, die allein ein Glas bilden und das Netzwerkgerüst oxidischer Gläser aufbauen?
  2. Wie ändern sich Struktur und Eigenschaften von SiO₂-Glas, wenn Na₂O zugegeben wird?
  3. In einem Natriumsilicatglas aus 30 mol-% Na₂O und 70 mol-% SiO₂ soll jedes Na₂O zwei nichtbrückende Sauerstoffatome erzeugen. Welcher Wert kommt der Zahl der nichtbrückenden Sauerstoffatome pro SiO₄-Tetraeder (NBO/T) am nächsten?
  4. Die Viskosität η (Pa·s) eines Kalk-Natron-Glases wird durch die VFT-Gleichung log₁₀η = A + B/(T − T₀) mit A = −2,5, B = 4300 K und T₀ = 520 K beschrieben. Welcher Wert kommt der Temperatur am nächsten, bei der die Viskosität 10¹² Pa·s erreicht (Richtwert für den oberen Kühlpunkt, nahe der Glasübergangstemperatur)?
  5. Welche Aussage beschreibt richtig, wie Flachglas durch Abschrecken mit Luft (thermisches Vorspannen) verfestigt wird?