TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Bài thuyết trình môn: HÓA HỌC HÓA LÝ SILICATE Đề Tài: THỦY TINH GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương Nhóm thực hiện: nhóm 11 1 2 PHỤ LỤC Giới thiệu………………………………………………3 I. Tìm hiểu chung về thủy tinh 4 I.1. nguồn gốc thủy tinh 4 II. phân loại thủy tinh 5 III. tính chất của thủy tinh 6 IV. quy trình sản xuất thủy tinh 11 IV.1. tìm hiểu sơ về các phương pháp sản xuất 11 Tài liệu tham khảo 19 Giới thiệu Từ xa xưa, người ta chưa thể định nghĩa được thủy tinh có từ khi nào, mà chỉ biết rằng nó đã xuất hiện cách đây vài ngàn năm trước công nguyên.cho dù vậy nhưng chúng ta cũng không thể không khẳng định rằng thủy tinh rất có ích trong cuộc sống, từ những vậy phẩm nhỏ nhẹ nhất tới các vật to lớn như cái bình, cái lọ bằng thủy tinh, nói chung thủy tinh có mặt khắp mọi nơi 3 xung quanh chúng ta, giờ đây thủy tinh còn được trở thành món đồ trang sức quý giá đắt tiền, trong phòng thí nghiệm tạo ra các ống nghiệm thủy tinh chịu nhiệt rất tốt,…thủy tinh nó có rất nhiều giai đoạn phát triển qua bao thăng trầm thời đại, cũng có lúc nó cũng bị mờ nhạt trong một thời gian nào đó, tuy nhiên đó chỉ là vấn đề nhỏ so với nhiều tính năng phổ biến của nó. Để hiểu sâu hơn cũng như biết nhiều hơn về thủy tinh, hôm nay nhóm chúng tôi sẽ chọn chủ đề về thủy tinh để thuyết trình. Nội dung bài thuyết trình bao gồm các phần sau: 1.Tìm hiểu chung về Thủy Tinh. 2. Phân loại Thủy Tinh. 3. Tính chất của Thủy Tinh. 4. Quy trình sản xuất Thủy Tinh 5. Ứng dụng của Thủy Tinh I. Tìm hiểu chung về thủy tinh. I.1.Nguồn gốc của thủy tinh. Cho đến tận ngày nay, không có sự xác nhận về nguồn gốc của thuỷ tinh. Tuy nhiên, có thể nói nguồn gốc của nó từ Mesopotamia hoặc Ai Cập khoảng hai nghìn năm trước Công nguyên. Khi đó thủy tinh được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và các mặt hàng khác. Những nền văn hoá cổ xưa này đã làm ra những đồ vật bằng thuỷ tinh với phương pháp đúc thô sơ. Những người thợ thuỷ tinh đầu tiên tạo hình cho thuỷ tinh bằng cách đắp 4 thuỷ tinh lỏng xung quanh một cái lõi bằng cát hay đất sét, sau đó dỡ bỏ nguyên liệu làm lõi. Cuối cùng thuỷ tinh đã nguội được cắt bẻ và mài bóng. Trong thế kỷ 1 trước công nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển và những thứ trước kia là hiếm và có giá trị đã trở thành bình thường. Trong thời kỳ đế chế La Mã rất nhiều loại hình thủy tinh đã được tạo ra, chủ yếu là các loại bình và chai lọ. Thủy tinh khi đó có màu xanh lá cây vì tạp chất sắt có trong cát được sử dụng để sản xuất nó. Thủy tinh ngày nay nói chung có màu hơi ánh xanh lá cây, sinh ra cũng bởi các tạp chất như vậy. Các loại thủy tinh có nguồn gốc tự nhiên, gọi là các loại đá vỏ chai, đã được sử dụng từ thời kỳ đồ đá. Chúng được tạo ra trong tự nhiên từ các nham thạch (magma) núi lửa. Trong thiên niên kỷ tiếp theo, việc chế tạo thuỷ tinh được thực hiện rộng rãi hơn trong thế giới cổ đại và đã có một số cải tiến trong phương pháp chế tạo thuỷ tinh cơ bản, ví dụ như công việc cắt. Người nguyên thủy dùng đá vỏ chai để làm các con dao cực sắc và học được cách cho thêm một số thành phần vào thuỷ tinh để tăng độ bền, làm cho thuỷ tinh trong hơn hay tạo ra màu sắc đặc biệt. Tuy nhiên việc chế tạo thuỷ tinh vẫn còn rất khó và thuỷ tinh chủ yếu được dùng trong hoàng gia cho những nghi thức tôn giáo. II. phân loại thủy tinh. 1. Thủy tinh dùng trong xây dựng: kính là; thủy tinh bọt; gạch thủy tinh; thủy tinh cốt thép. 2. Thủy tinh dân dụng: chai, lọ, bao bì, cốc, bát, đĩa … 5 3. Thủy tinh bền hóa chịu nhiệt:dụng cụ thí nghiệm, thủy tinh thạch anh, thủy tinh hàm lượngSiO2 cao, thủy tinh làm bóng đèn, phích nước … 4. Thủy tinh quang học:dùng trong các dụng cụ quang học, có thể trong suốt hoặc có màu. 5. Thủy tinh điện chân không 6. Thủy tinh sợi và cốt thép dùng trong công nghệ vỏ tàu thủy, các chi tiết bao che bền hóa bền cơ. 7. Thủy tinh an toàn làm kính ô tô, máy bay (tác động lực lớn không bị vỡ, khi bị vỡkhông tạo thành mảnh sắc). 8. Men tráng kim loại là loại thủy tinh có độ co giãn nhiệt tương đương với vật cần tráng 9. Thủy tinh đặc biệt có những tính chất đặc biệt như chịu va đập, chịu nhiệt cao hơn; thủy tinh ngăn hoặc cho một số tia đi qua. 10. Sitan: là loại thủy tinh có các tinh thể kết tinh đều đặn, độ bền nhiệt, hóa và cơ rất cao. III. Tính chất của Thủy Tinh. * Thuỷ tinh có các tính chất sau: Thủy tinh có thể thay đổi tính chất, tùy theo việc lựa chọn tạm chất và hàm lượng pha thêm khi nấu thủy tinh. Truyền sáng: Một trong những đặc trưng rõ nét nhất của thủy tinh thông thường là nó trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy, 6 mặc dù không phải mọi vật liệu thủy tinh đều có tính chất như vậy do phụ thuộc vào tạp chất. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ tử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất. Ánh sáng nhìn thấy: Tính trong suốt của thủy tinh trong ánh sáng nhìn thấy là do sự vắng mặt của trạng thái chuyển tiếp của các điện tử trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy, và trạng thái này là thuần nhất trong mọi bước sóng hơn là chỉ trong khoảng bước sóng của ánh sáng nhìn thấy (sự không thuần nhất làm cho ánh sáng bị tán xạ, làm tán xạ hình ảnh được truyền qua). Các kim loại và ôxít kim loại được bổ sung thêm vào thủy tinh trong quá trình sản xuất nó để thay đổi màu sắc của nó. Mangan có thể thêm vào với một lượng nhỏ để loại bỏ màu xanh lá cây tạo ra bởi sắt hay trong một lượng lớn hơn để cho thủy tinh có màu tím amêtít. Giống như mangan, sêlen có thể sử dụng với một lượng nhỏ để làm bay màu của kính, hay trong một lượng lớn hơn để tạo ra màu hơi đỏ. Một lượng nhỏ côban (0,025 đến 0,1%) sinh ra thủy tinh màu xanh da trời. Ôxít thiếc với antimoan và ôxít asen sinh ra thủy tinh màu trắng đục, lần đầu tiên đã được sử dụng ở Vênidơ để sản xuất đồ giả sứ. 2 đến 3% của ôxít đồng sinh ra màu xanh lam. Đồng kim loại nguyên chất sinh ra thủy tinh mờ có màu đỏ thẫm, nó đôi khi được sử dụng thay thế cho thủy tinh màu hồng ngọc của vàng. Niken, phụ thuộc vào nồng độ, sinh ra thủy tinh có màu xanh da trời hay màu tím hoặc thậm chí là màu đen. Sự bổ sung titan sinh ra thủy tinh có màu nâu vàng. Vàng kim loại trong một lượng rất nhỏ 7 (khoảng 0,001%), sinh ra thủy tinh có màu hồng ngọc thẫm, trong khi một lượng thấp hơn sinh ra màu đỏ nhạt hơn, thông thường gọi là màu "cranberry". Nguyên tố uran (0,1 đến 2%) có thể thêm vào để thủy tinh có màu vàng phản quang hay màu xanh lá cây. Thủy tinh uran nói chung là không nguy hiểm về phóng xạ, tuy vậy nếu nó ở dạng bột, chẳng hạn như đánh bóng bằng giấy nhám, và dạng bụi thì nó là tác nhân gây ung thư. Hợp chất của bạc (thông thường là nitrat bạc) có thể sinh ra một khoảng màu từ đỏ da cam đến vàng. Phương thức đốt nóng và làm lạnh thủy tinh có thể có ảnh hưởng đáng kể tới màu sinh ra bởi các chất này. Các chất này tham gia vào cấu trúc thủy tinh như thế nào hiện nay vẫn chưa được nghiên cứu kỹ. Các loại thủy tinh màu khác vẫn thường xuyên được tìm ra. Tính ổn định hoá học: Kính có độ bền hoá học cao. Độ bền hoá học phụ thuộc vào thành phần của kính. Các oxýt kiềm càng ít thì độ bền hoá học của nó càng cao. Tính chất quang học: là tính chất cơ bản của kính. Kính silicat thường cho tất cả những phần quang phổ nhìn thấy được đi qua và thực tế không cho tia tử ngoại và hồng ngoại đi qua. Khi thay đổi thành phần và màu sắc của kính có thể điều chỉnh được mức độ cho ánh sáng xuyên qua. + Tử ngoại: Thủy tinh thông thường không cho ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn 400 nm, hay tia cực tím hoặc UV đi qua. Có điều này vì sự bổ sung của các hợp chất như tro sô đa (cacbonat natri). Thủy tinh thuần SiO2 (còn gọi là thủy tinh thạch anh) không hấp thụ tia UV và nó được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu độ trong suốt trong khoảng bước sóng này, mặc dù nó 8 đắt hơn thủy tinh thường. Có thể pha thêm xêri vào thủy tinh để tăng việc hấp thụ tia cực tím (các bức xạ ion hóa nguy hiểm về mặt sinh học). + Hồng ngoại: Thủy tinh có thể sản xuất đến mức độ tinh khiết mà hàng trăm kilômét thủy tinh vẫn là trong suốt ở bước sóng hồng ngoại trong các sợi cáp quang. Một lượng lớn của sắt được sử dụng trong thủy tinh có khả năng hấp thụ nhiệt, chẳng hạn như các tấm lọc hấp thụ nhiệt cho các máy chiếu phim. Chiết suất: Chiết suất của thủy tinh có thể thay đổi khi có các thành phần khác thêm. Thủy tinh có chứa chì, chẳng hạn như chì tinh thể hay thủy tinh đá lửa, là “rực rỡ” hơn vì nó làm tăng chiết suất và sinh ra sự 'lấp lánh' có thể nhận thấy rõ hơn. Việc bổ sung bari cũng làm tăng chiết suất. Ôxít thori cho thủy tinh có hệ số chiết suất rất cao và nó được sử dụng để sản xuất các lăng kính chất lượng cao Khối lượng riêng của kính thường là 2500kg/m3. Khi tăng hàm lượng oxýt chì thì khối lượng riêng có thể lên đến 6000kg/m3. Modun đàn hồi của kính dao động trong khoảng 48.000 ÷ 83.000kg/cm2 (đối với kính thạch anh ÷ 71.400kg/cm2). Sự có mặt của các oxýt CaO và B2O3 (có thể đến 12%) làm modun đàn hồi tăng lên. Kính có cường độ nén cao (700 ÷ 1000kg/cm2), cường độ kéo thấp (35 ÷ 85kg/cm2), độ cứng của kính silicat thường là 5 ÷ 7. Kính giòn (cường độ uốn va đập khoảng 0,2 kg/cm2). Hệ số nở nhiệt của kính thấp: kính thạch anh 5,8.10-7/00C-1; kính xây dựng thường 9.10-6 ÷ 15.10-6/00C. Độ dẫn nhiệt của kính thường khi nhiệt độ nhỏ hơn 1000C là 0,34 ÷ 0,71 kCal/m.0C.h. Kính thạch anh có độ dẫn nhiệt lớn nhất (1,16kCal/m.0C.h). Kính chứa nhiều oxýt kiềm có độ dẫn nhiệt nhỏ. Kính có khả năng gia công cơ học, cưa, cắt được bằng dao có đầu kim cương; mài nhẵn đánh bóng được. Ở trạng thái dẻo (khi nhiệt độ 800 ÷ 10000C) có thể tạo hình, thổi kéo thành tấm, ống, sợi. 9 Nhiệt độ nóng chảy: Như mọi chất rắn vô định hình, thủy tinh không có điểm nóng chảy nhất định. Natri nói chung được thêm vào để hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh. Sự bổ sung sô đa hay bồ tạt đôi khi còn hạ nhiệt độ nóng chảy xuống thấp hơn. Độ dẫn điện: Độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt của thủy tinh có thể thay đổi khi thêm bo, chẳng hạn như ở Pyrex.  nói chung thủy tinh có rất nhiều tính chất, để dễ thấy hơn, nhóm xin tóm tắt lại một cách gạn gàng như sau: gồm 7 tính chất cơ bản. 1. Tính cứng : Thủy tinh là chất rắn trong suốt tương đối cứng, khó mài mòn và gần như trơ về mặt hóa học ở điều kiện thường, dễ bị gãy vỡ dưới tác động của lực, nhiệt độ. 2. Tính truyền sáng : Cũng nhờ có cấu tạo đặc biệt này, mà thủy tinh trở nên trong suốt. Độ truyền sáng của thủy tinh trong vùng bức xạ tử ngoại và hồng ngoại thay đổi tùy theo việc lựa chọn tạp chất. 3. Màu sắc: * Thủy tinh loại thường có màu xanh lục gây nên bởi màu của sắt (II) silicat. * Các kim loại và Oxit kim loại được bổ sung thêm vào thủy tinh trong quá trình sản xuất để thay đổi 10 [...]... đổi tính chất bề mặt của thủy tinh Và cuối cùng là ứng dụng của thủy tinh * Rất nhiều đồ dùng trong gia đình làm từ thủy tinh * Trong phòng thí nghiệm để làm các thí nghiệm trong hóa học, sinh học, vật lý và nhiều lĩnh vực khác * Thủy tinh ngày nay có thể thay thế cho các dây thép * Ngôi nhà bằng thủy tinh 18 Tài liệu tham khảo : 1.http://www.nuce.edu.vn 2.http://123doc.vn 3 .Hóa lý silicat - Đỗ Quang... HÌNH Muốn tạo hình thủy tinh, phải đưa khối thủy tinh nóng chảy đến một nhiệt độ ứng với độ nhớt thích hợp làm cho thủy tinh linh động dễ tạo hình Một số phương pháp tạo hình là : 1 Ép 2 Phương pháp thổi 3 Phương pháp kéo 17 4 Phương pháp dát 5 Chắp nối Gia công sản phẩm Gia công nhiệt : -Hấp (hay ủ) - Tôi thủy tinh Gia công cơ học : - Mài và đánh nhẵn Gia công hóa học : - Dùng chất hóa học làm thay đổi... này độ nhớt khối thủy tinh bé, chất khử bọt bị phân hủy tạo khí, khí thoát ra làm đảo lộn khối thủy tinh lỏng Cuối giai đoạn này ta thấy khối thủy tinh trong suốt 4 Giai đoạn đồng nhất: lưu ở nhiệt độ khử bọt Khối thủy tinh không còn vân và bọt nữa Cả khối thủy tinh đã đồng nhất 5 Giai đoạn làm lạnh: giảm nhiệt độ của khối thủy lỏng xuống còn 11000C-13000C Ứng với độ nhớt đảm bảo quá trình tạo hình sản... của thủy tinh 4 Khả năng hấp thụ tia tử ngoại và hồng ngoại: * Thủy tinh thông thường không cho tia cực tím (UV) đi qua * Thủy tinh có thể sản xuất đến mức độ tinh khiết mà hàng trăm kilômét thủy tinh vẫn là trong suốt ở bước sóng hồng ngoại trong các sợi cáp quang 5 Chiết suất : của thủy tinh có thể thay đổi khi có các thành phần khác thêm vào 6 Nhiệt độ nóng chảy : như mọi chất rắn vô định hình, thủy. .. về các phương pháp sản xuất thủy tinh và bây giờ hãy đi sâu vào quy trình sản xuất Trước tiên là công đoạn chọn nguyên liệu: Nguyên liệu nấu Thủy Tinh gồm có: 1 Cát là thành phần chủ yếu, chiếm 60-70% lượng phối liệu Cát cung cấp SiO2 2 Tràng thạch cung cấp chủ yếu Al2O3 cho thủy tinh, làm tăng độ bền nhiệt, bền cơ, bền hóa cho thủy tinh Ngoài ra nó còn cung cấp cho thủy tinh oxit kim loại kiềm và SiO2... làm tăng độ bền hóa, hạ thấp nhiệt độ nấu cho thủy tinh 4 Borac (hàn the) có công thức Na2B4O7.10H2O cung cấp B2O3 và một phần oxit kiềm Có tác dụng làm tăng độ bền nhiệt, bền hóa cho thủy tinh 5 Xôđa (Na2CO3) hoặc Na2SO4 hoặc K2CO3 cung cấp oxit kiềm, nhằm hạ thấp nhiệt độ nấu của thủy tinh, ngoài ra khi phân hủy chúng còn tỏa khí có tác dụng khử bọt ở nhiệt độ thấp 15 6 Mảnh thủy tinh vỡ có thể dùng... IV.1 Các phương pháp sản xuất thuỷ tinh - Phương pháp Crown (vương miện): Công nghệ thủy tinh Crown đã được sử dụng cho đến giữa những năm 1800 Trong công nghệ này, ống thổi thủy tinh có thể xoay tròn khoảng 9lb (4 kg) thủy tinh lỏng tại phần cuối của ống cho đến khi nó được làm phẳng thành đĩa đường kính khoảng 5 ft (1,5 m) Đĩa sau đó được cắt thành tấm chữ nhật Thủy tinh của người Vênidơ là cao giá... định hình, thủy tinh không có điểm nóng chảy nhất định 7 Độ dẫn điện : Độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt của thủy tinh có thể thay đổi khi thêm Bo, chẳng hạn như ở Pyrex IV.Quy trình sản xuất Thủy Tinh 1 Chọn nguyên liệu 2 Chuẩn bị phối liệu 3 Tạo pha đồng nhất và làm trong 11 4 Tạo hình 5 Làm nguội – tôi 6 Xử lý và gia công tiếp theo Trước tiên hãy tìm hiểu sơ về các phương pháp sản xuất thủy tinh IV.1 Các... liệu Tiếp theo là giai đoạn nấu thủy tinh: bao gồm 5 giai đoạn chính: 1 Giai đoạn tạo Silicat: nhiệt độ đến 900C-1000 độ Trong giai đoạn này phần lớn khí 16 trong các phối liệu bay đi, các phản ứng giữa các oxit chủ yếu ở trạng thái rắn Cuối quá trình là các hợp chất Silicat 2 Giai đoạn tạo Thủy tinh: nhiệt độ đến 12500C-13000C Toàn bộ vật chất đã chảy lỏng, khối thủy tinh đã trong nhưng vẫn còn vân... 14 bởi vì họ giữ được bí quyết Khoảng năm 1688, công nghệ đúc thủy tinh đã được phát triển, dẫn tới việc sử dụng nó như một vật liệu thông dụng Sự phát minh ra máy ép thủy tinh năm 1827 cho phép sản xuất hàng loạt các đồ vật từ thủy tinh rẻ tiền hơn Sau khi hoàn thành việc này, sự yêu cầu hình thù Crown là hâm nóng lại đến khi nó đến khi hóa mềm và quay với tốc độ cao, sử dụng thanh iron như một axit . TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Bài thuyết trình môn: HÓA HỌC HÓA LÝ SILICATE Đề Tài: THỦY TINH GVHD: Hồ Thị Ngọc Sương Nhóm thực. loại thủy tinh. 1. Thủy tinh dùng trong xây dựng: kính là; thủy tinh bọt; gạch thủy tinh; thủy tinh cốt thép. 2. Thủy tinh dân dụng: chai, lọ, bao bì, cốc, bát, đĩa … 5 3. Thủy tinh bền hóa chịu. dung bài thuyết trình bao gồm các phần sau: 1.Tìm hiểu chung về Thủy Tinh. 2. Phân loại Thủy Tinh. 3. Tính chất của Thủy Tinh. 4. Quy trình sản xuất Thủy Tinh 5. Ứng dụng của Thủy Tinh I. Tìm hiểu