BÀI GIẢNG VỀ CÔNG NGHỆ THỦY TINH part 4 ppt

31

liệu gần như không có sắt . Tuy nhiên điều đó khó có trong thực tế, vì vậy người ta tìm cách

khử sắt theo 2 phương pháp : Khử màu hóa học và khử màu vật lí.

Hợp chất côban

Khi Co2+ ở vị trí tạo hệ trong cấu trúc, nghĩa là có 4 ôxy quây quanh tạo [CoO4]thì cho màu

xanh dương. Khi nó ở vị trí biến hệ, nghĩa là có số phối trí bằng 6 thì cho màu hồng. Ở 2 trạng thái

này coban không chỉ cho màu khác nhau mà cường độ màu cũng khác nhau. Tâm màu xanh dương

gây màu mạnh đến nỗi cứ có một lượng nhỏ nhóm [CoO4] trong thủy tinh thì màu hồng của phức

[CoO6] bị che lấp .

Khi ở vị trí biến hệ, Co2+

chiếm chỗ của Na+

, Ca2+.Vai trò của nó như kiềm. Để chiếm vị trí

tạo hệ cần phải có ôxyt kiềm trong thủy tinh silicat hay borat để chúng cung cấp ôxy cần thiết tạo

những [CoO4]. K2O tác dụng mạnh hơn Na2O và Na2O mạnh hơn Li2O vì bán kính lớn hơn và thế

năng thấp.

Trong thủy tinh hay trong men sứ, men tráng kim loại ta hay gặp Côban cho màu xanh dương

gọi là xanh Côban. Màu của Côban bền, không phụ thuộc vào chế độ nấu. Để có màu hơi xanh chỉ

cần dùng 0,002% CoO, để có màu xanh đậm cần dùng 0,1 – 1%.

Nguyên liệu cung cấp CoO: Co3O4, Co2O3, CoO. Dùng chung với muối Crôm và đồng có thể

cho một dải màu xanh khá rộng.

Niken

Màu của niken không phụ thuộc vào điều kiện nấu mà phụ thuộc vào thành phần thủy tinh cơ

sở. Trước tiên là vào loại và lượng ôxyt kiềm. Thủy tinh kali, niken cho màu tím còn thủy tinh

natri cho màu nâu vàng.

NiO từ lâu được coi là chất khử màu, nó được sử dụng khử màu phalê hệ K2O-CaO-SiO2 rất

thành công. Niken còn khử màu tốt cho phalê hệ K2O-PbO-SiO2 nhưng sẽ tác dụng xấu khi khử màu

phalê hệ Na2O-K2O-SiO2.

Dùng NiO kết hợp các ôxyt khác như Fe2O3, CoO, Cr2O3 tạo các hệ màu Fe2O3-CoO-NiO ;

Cr2O3-NiO-CoO để sản xuất thủy tinh màu khói hay dùng làm kính bảo vệ mắt trước các bức xạ

mạnh (trong hệ màu này chỉ được một ôxyt thay đổi hóa trị theo điều kiện nấu )

Người ta nghiên cứu nhiều về sự phát màu của niken và thấy rằng: Niken đưa vào thủy tinh

sẽ tạo ra 2 loại tâm màu, cả 2 đều chứa Ni2+ nhưng khác nhau về số ôxy bao quanh. Ni2+ có số phối

trí 4 chiếm vị tí tạo hệ -vị trí của Si – cho màu tím và Ni2+ có số phối trí 6 thì chiếm vị trí biến hệ - vị

trí của kiềm- cho màu vàng.Giữa 2 tâm màu một cân bằng được thiết lập tùy thuộc vào nhiệt độ ,

thành phần thủy tinh gốc và lịch sử nhiệt.Khi gia tăng nhiệt độ, số ôxy bao quanh giảm và tâm màu

vàng đổi thành tâm màu tím, điều này có nghĩa là Ni2+ có nhiều khả năng tạo thành nhóm [NiO4]

giống như một phần của hệ [SiO4]. Quá trình này thuận nghịch nhưng sự sắp xếp nguyên tử thì cần

có thời gian nên nếu làm lạnh thủy tinh đủ nhanh thì trạng thái cân bằng ở nhiệt độ cao vẫn còn

được giữ lại.

Ảnh hưởng của thành phần hóa thủy tinh gốc lên màu sắc của niken có thể giải thích trên cơ

sở sự tranh chiếm ôxy của các cation. Trong loạt silicat Li+

, Na+

, K+

, Rb+

; ion Ni2+ thay đổi số phối

trí từ 6 sang 4 dễ dàng nhất ở silicat Rubidi rồi đến silicat kali. Do Rb+

có bán kính lớn , tác dụng lực

hút yếu nên Ni2+ có nhiều khả năng lấy ôxy để thành lập [NiO4]. Khi kích thước ion kiềm giảm và

thế năng của chúng tăng lên thì niken gặp khó khăn trong việc giữ vị trí tạo hệ của mình. Từ một tâm

màu của phức phối trí 4 nó chuyển sang vị trí biến hệ, tách các ôxy bao quanh một khoảng xa hơn.

Sau cùng trong thủy tinh liti không hề thấy có một nhóm [NiO4] nào cả.

Nồng độ niken tăng cũng làm dịch chuyển cân bằng sang tâm màu tím.

Màu của đồng

CuO cho thủy tinh màu xanh da trời ánh xanh non gọi là màu akvamarin. Màu này khác với

màu tạo bởi Coban. Thủy tinh nhuộm màu bởi coban cho qua không chỉ tia tím, tia xanh mà cả tia

đỏ, do vậy kết quả cho màu xanh ánh tím. Thủy tinh nhuộm màu bởi Cu2+cho qua tốt tia xanh nước