芒硝对铁着色玻璃颜色和吸收光谱的特殊影响 .doc

芒硝对铁着色玻璃颜色和吸收光谱的特殊影响 .doc 芒硝对铁着色玻璃颜色和吸收光谱的特殊影响 摘要: 从含铁玻璃的结构状态出发了两种不同类型铁着色玻璃的吸收光谱和颜色特征，探讨了芒硝影响含铁玻璃着色和光谱吸收的规律。结果明铁酸亚铁结构能在红光到近红外区产生强烈吸收，是含铁玻璃铁着色的卞要原因，此结构外的和只对玻璃颜色起修正作用。传统用芒硝澄清的含铁玻璃其颜色只能是深浅程度不同的黄绿色，吸热性一般;而通过无芒硝的真空澄清方法制得的含铁玻璃颜色为亮丽的蓝色，且吸热性很强。关键词: 芒硝;含铁玻璃;铁着色;光谱吸收 中图分类号: 文献标识码:A 0 引言芒硝是平板玻璃最常用的澄清剂。然而，作为一种高温有效的澄清剂，芒硝的使用也有很多弊端。其一，它需要高温熔制，能耗大。其二，芒硝是一种硫酸盐，高温分解放出大量二氧化硫(SO2),对大气会造成很大污染，在环境保护越来越受到重视的今天，这是一个履待解决的环保问。其三，对铁着色玻璃的颜色和光谱吸收性能有很大影响，使单一铁着色玻璃只能呈现带深浅不同黄色调的绿色，而永远得不到含量很高、近红外吸收很强的亮蓝色玻璃。而这一点对当今比较流行的吸热玻璃来说却是很重要的。换句话说，芒硝使得吸热玻璃的吸热性能大打折扣。近年来，有关含铁玻璃的铁着色问题国内外都有一些研究，但几乎都是从熔制气氛方面或从配合料的化学氧需要量(COD值)方面去讨论增减炭粉量效应的，极少有人涉及芒硝对铁着色的影响。探讨芒硝对含铁玻璃铁离了着色的深层作用，解释常压下芒硝高温澄清得不到铁蓝色的真正原因，就是本文所要阐述的主要内容。无疑，这对铁着色玻璃的研究和生产具有一定的借鉴作用和参考价值。1 两种玻璃的吸收光谱曲线同是单一铁着色剂玻璃，颜色及光谱吸收性差别却如此之大，看来有无芒硝澄清剂是其中的关键。2 分析和讨论先从铁的氧化物的结构状态分析。早在20世纪40,50年代，以美国Weyl教授为代表的一些专家学者就对玻璃中的铁进行了系统的研究。认为玻璃中铁的氧化价态存在着以下动平衡关系:两种价态铁的氧化物共存，产生了一种极其重要的结构形态: ，或称铁酸亚铁结构，这是一种Fe3O4的结构，这种铁酸亚铁结构才是玻璃着色的根本原因，而并不是F ez+形成的硅酸亚铁: 或形成的硅酸铁: 结构产生着色。这是因为只在红外区产生吸收，只在紫外区产生吸收，二者都不会在可见光区产生颜色。铁酸亚铁结构在可见光的红光到近红外区产生强烈吸收和强烈着色，使玻璃生成明亮的绿蓝色调。而游离于这一结构之外的铁离了只对颜色起“修正”作用。铁酸亚铁结构中的处于四面体配位，相当于取代 一样起络形成体的作用;而其中的处于八面体配位，属络修饰体。当过剩时，多余的就只能处于八面体配位的络修饰体位置，形成的是结构，这种结构中的六配位在近紫外区产生的吸收将铁酸亚铁的绿蓝色调“修正”成黄绿色调，而目这种愈多，颜色愈偏黄，这就是通常含铁玻璃所出现的颜色。而在另一方面，当过剩时，多余的也处于八面体配位的络修饰体位置，形成的是结构。而这种六配位在近红外区产生的吸收会使铁酸亚铁的绿蓝色调更蓝一些，当浓度达到一定程度时就变成亮丽的蓝色调了。在芒硝配合料中加入还原剂炭粉，有利于芒硝在相对较低的温度下分解:2SO3+ C= 2SO2+ CO2。若炭粉加入量适宜，则SO3充分分解放出SO2，这是芒硝最好的澄清结果。如果炭粉加入过量，或者说配合料COD值较高，则芒硝澄清剂配合料中的硫质就会进一步还原为，形成硫化物，如N a2S。而硫化物溶于玻璃，除降低芒硝的澄清效果外，硫化物大多带有颜色，使玻璃着成棕黄色。早期的”硫碳着色”玻璃就是基于这种状况。由于硫碳着色均匀性难以控制，在平板玻璃行业己经作为异常着色来加以防止了。作为吸热玻璃其吸热性越强越好，或者说玻璃中含量越多越好。如果为此而加入过量还原剂炭粉，就必然将芒硝中的硫质还原为。同时，所还原的就会与优先形成比N a2 S着色能力强若干倍的FeS。 FeS将玻璃着成棕色，甚至会掩盖绿色，而目这种着色也很不稳定，难以控制，属于生产的异常着色，要极力避免。由此可见，以芒硝为澄清剂的含铁玻璃随炭粉加入量由少到多，颜色变化为:黄绿色?绿色?棕色。3 结论(1) 铁酸亚铁结构能在红光到近红外区产生强烈吸收，是含铁玻璃铁着色根本原因。游离于此结构外的所形成的硅酸亚铁结构使玻璃颜色变得更蓝一些;而所形成的硅酸铁结构则使玻璃颜色有偏黄绿的趋势。(2) 吸热玻璃的红外吸收主要来源于的氧化物。含量增加，玻璃吸收红外线的能力或吸热性就增强。则不具有这种特性。(3) 传统玻璃熔制方法熔制含铁玻璃时配合料化学氧需要量(COD值)较低，玻璃中含率较低，玻璃呈偏黄的绿色，吸热性一般。若采用高COD值配合料，即加入较多炭粉，则由于芒硝澄清剂中的硫会被还原，生[1] 澄清效果外，硫化物大多带有颜色，使玻璃着成棕黄色。早期的“硫碳着色”玻璃就是基于这种状况。由于硫碳着色均匀性难以控制，在平板玻璃行业己经作为异常着色来加以防止了。作为吸热玻璃其吸热性越强越好，或者说玻璃中含量越多越好。如果 为此而加入过量还原剂炭粉，就必然将芒硝中的硫质还原为。同时，所还原的就会与优先形成比N a2 S着色能力强若干倍的FeS。 FeS将玻璃着成棕色，甚至会掩盖绿色，而目这种着色也很不稳定，难以控制，属于生产的异常着色，要极力避免。由此可见，以芒硝为澄清剂的含铁玻璃随炭粉加入量由少到多，颜色变化为:黄绿色?绿色?棕色。3 结论(1) 铁酸亚铁结构能在红光到近红外区产生强烈吸收，是含铁玻璃铁着色根本原因。游离于此结构外的所形成的硅酸亚铁结构使玻璃颜色变得更蓝一些;而所形成的硅酸铁结构则使玻璃颜色有偏黄绿的趋势。(2) 吸热玻璃的红外吸收主要来源于的氧化物。含量增加，玻璃吸收红外线的能力或吸热性就增强。则不具有这种特性。(3) 传统玻璃熔制方法熔制含铁玻璃时配合料化学氧需要量(COD值)较低，玻璃中含率较低，玻璃呈偏黄的绿色，吸热性一般。若采用高COD值配合料，即加入较多炭粉，则由于芒硝澄清剂中的硫会被还原，生成着色能力很强的FeS，使玻璃产生不稳定的棕色着色。(4)真空澄清新工艺熔制铁着色玻璃，由于无芒硝澄清剂，可采用较高COD值的配合料，使玻璃中含率很高，玻璃呈现亮丽的蓝色着色，吸热性很强。研究性学习课程这一提法的正式出处是教育部《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》(教基[2000]3号)，该计划规定研究性学习课程是必修课，周课时为3节，高中三年总授课时数为288节。因为是一门新的课程，所以大多数人，包括普通高中的校长、教师对于这门课程比较陌生。由于其有别于传统课程，也由于对其研究程度或是认识角度的不同，导致各校在理解和运作上存在较大差异。 我在教学中针对高中化学新教材的要求和特点，结合现阶段的教育趋势，在教学中尝试采用学生研究性学习的教学方法。研究性学习是以学生的自主性、探索性学习为基础通过亲身实践获取直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本的科学方法，提高综合运用所学知识解决实际问题的能力。在研究性学习中，教师是组织者、参与者和指导者。教师不再作为知识的权威将预先组织的知识体系传递给学生，而要与学生共同开展探究知识的过程。学生作为知识的接受者，不再被动地听从教师的指令，而要带着各自的兴趣、需要和观点直接与客观世界进行对话，在老师的指导下提高自己的素质。但是我在教学中发现，学生对新教材、新的教学手段的不适应，这就要求教师给予适时的指导，在教学中要营造一种研究、探索、钻研的氛围，使学生逐渐适应新教材、新方法，并不断的在群体状态下对个体的创造、实践要素进行培养，从根本上提高全体学生的素质。一、根据新教材编排的特点，根本变革学生掌握知识的方式和过程。例如新教材《第二章碱金属》在内容表达上采 用:提出问题→分析→预测→实验→讨论→归纳。在教学中要引导学生描述金属钠、钠的氧化物、碱金属元素日常生活中的用途，提出为什么具有这样的用途，其依据是什么,教师及时地引导学生展开讨论，进行大胆的分析、预测。在激烈讨论的氛围中教师开始鼓励学生自己动手做实验去找问题的答案。此时，教师应提醒学生今后怎样获取、分析、运用知识。接下来通过实验中巧妙构思H2的检验方法，发动学生创造新的实验方法，激发他们学习兴趣，学会选择知识，运用知识。在教学过程中教师要善于创设情景，强调独立解决问题的能力，自主地去研究、探索、钻研。使学生笼罩在探究的氛围中，逐步形成一种在日常学习与生活中喜爱质疑、乐于探究、努力求知的心。二、尽可能开展新教材中的学生实验、家庭小实验和研究性课题活动，让学生体验和了解科学探索过程，养成自主探究、创新的意识和习惯。(FAN)例如研究性课题活动:市售食盐中碘的检验。在学生开展活动之前，教师不做任何提示，但要时刻注意学生的反馈信息的收集，根据反馈信息即使做阶段性的引导。我在第一阶段，发现少生无从下手，部分学生采用淀粉溶液来检验，只有少数学生思考加碘盐中I的存在形式，但在确定碘的存在形式时遇到了问题。这时，我及时进行科学实践的思路和方法的指导，确定方向后鼓励学生自主探究，学会、并善于与其他同学合作查找资料，运用资料，结合自己的创造能力去解决问题，取得很好的效果。在此活动中学生自主参与、积极参与类似于科学家探索的活动，使学生获得亲自参与研究探索的积极体验。培养了信息收集和处理能力，培养了学生发现和提出问题的能力，提出解决问题的设想的能力，收集资料、分析资料和得出结论的能力，以及表述思想和交流成果的能力。学会了沟通合作，发展学生乐于合作的团队精神，提高了综合应用能力。在此氛围中通过研究性学习活动的展开和尝试让学生逐步形成一种沟通合作、乐于探究、努力求知的心理倾向。三、充分利用新教材中的阅读材料和思想素材，重视化学史的教育，辨证唯物主义教育，培养学生的科学态度和爱国主义精神。拥有正确的理论来指导学习。例如《第四章卤素》的学习中，学生进行探究学习过程中，我指导学生辨证地分析和理解问题。?Cl2、Br2、I2与水反应和F2与水反应的差异体现了在掌握一般规律的同时，要注意特殊性。?在学习可逆反应时可引导建立对立统一的观点。?在讨论物质性质差别时候引导学生透过现象看本质。又如在班级开展侯氏制碱法和钾发现历史的讨论，让学生认识到科学家一方面具有广博、深厚的业务基础，具有丰富的想象力，高超的判断力、脚踏实地的作风、严谨的科学态度、大胆创新、顽强努力的科学精神。另一方面也是与当时的历史 条件、社会环境、科学技术水平以及前人遗留下的科学成果分不开。在科学家榜样的氛围中，激发学生的兴趣，追求真理的信念。同时要勤勤恳恳地学习，不畏艰难、顽强探索。提高自身素质，为国家贡献力量。随着教育改革的深入，教师教学观念、学生的学习观念将进一步更新，更多、更好的教法、学法将提出，以适应未来社会对人才的要求。研究性学习的方法在实施上会受到客观条件的限制，例如课外资料的缺乏，实验器材的短缺，学生观念、能力的不同，教师的观念的更新快慢的不同以及研究性学习的方法本身的不完善。所以在教学中教师要根据实际情况，灵活的采用符合实际的、较先进的教学方法和手段，引导学生不断完善知识水平和能力水平为今后继续学习和参加社会工作培养不可或缺的实际能力。