玻璃成分对密度的影响规律

玻璃的密度与其成分的关系非常密切，不同组成系统的玻璃密度值相差很大。其中，石英玻 璃的密度很小，为2. 2g/cm³_;普通钠钙硅玻璃的密度约为2. 5〜2. 6g/cm³_;氧化铅含量较高的重 火石玻璃的密度值可达6. 5g/cm³。

玻璃的密度对于成分十分敏感，成分的微小变化即可从密度值上反映出来。例如，当组成偏 差的数值在（0.02〜0.05)% (质量分数）范围内时，已很难用化学分析分辨；而由此引起的密 度变化可达2X10_⁴g/cm³，还很容易测出。在实际生产过程中，原料石英砂的含水量易发生变 化，在（3〜10)% (质量分数）范围内的波动即可引起100X10_⁴g/cm³的密度变化。因此，测 定密度是生产工艺中控制玻璃组成稳定、方便而有效的方法，根据生产技术水平、产品质量和设 备条件制定密度波动的允许范围，用于衡量生产工艺的稳定性。

玻璃成分对密度的影响起因于各种氧化物对结构紧密度的影响。在硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐 等玻璃中加人碱金属和碱土金属氧化物时，阳离子进人结构网络的空隙中，使网络发生部分解 聚，同时增加了空间填充度。其中，半径较小的阳离子（如Li+、Mg²⁺等离子），只是增加了结 构的紧密度，而不引起网络结构扩张，因而导致玻璃的密度增加。而且阳离子半径越小，场强越 高，这种作用越显著。对于半径较大的阳离子（如K+、Ba²⁺、La³⁺等离子），在增加空间填充 度的同时，还引起网络结构扩大，很终导致结构紧密度下降。而半径较小的阳离子只在含量较高 时，这种作用才较为明显。 .

在玻璃结构中，部分氧化物配位状态的变化也将影响玻璃的密度。例如，当氧化硼从三角体 变为四面体、网络中间体氧化物（如A1₂0₃和Ge₂〇₃)从四面体变为八面体时，都引起玻璃密度 增加。因此，在发生这些配位状态改变的组成范围可观察到玻璃密度的很大值。

当玻璃组成中同时存在氏0₃和Al₂()₃时，对密度的影响更为复杂。由于[A10J比[BQ]稳 定，所以引人八1₂0₃时，先形成[AIOJ;当组成中的R₂0足够多时，才能使[B〇₃]变成[BOJ。