Химия стекла

обсуждение проблем неорганической химии, неорганического материаловедения, химии твердого тела и всего, что с этим связано
inorgancis, materials and solid state chemistry for professionals
Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Чт ноя 29, 2018 11:17 pm

Alex K писал(а):
Чт ноя 29, 2018 11:00 pm
Повторяю вопрос. Для особо понятливых.

А зачем ? В чём цель ?

Можно дискутировать о меньшей выраженности пиков на Pair Distribution Function (PDF) отображающей локальную неоднородность, далее говорить о концентрационных неоднородностях (которые очень важны для травления) и до более крупных дефектов типичных для вязких жидкостей. На любом уровне стекло очевидным образом уступает кристаллическим телам в любых контекстах.

В чём смысл Вашего вопроса ? Не имеете ли Вы желания помочь топикстартеру ?

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Чт ноя 29, 2018 11:55 pm

Aequilibris писал(а):
Чт ноя 29, 2018 11:17 pm
Alex K писал(а):
Чт ноя 29, 2018 11:00 pm
Повторяю вопрос. Для особо понятливых.

А зачем ? В чём цель ?

Можно дискутировать о меньшей выраженности пиков на Pair Distribution Function (PDF) отображающей локальную неоднородность, далее говорить о концентрационных неоднородностях (которые очень важны для травления) и до более крупных дефектов типичных для вязких жидкостей. На любом уровне стекло очевидным образом уступает кристаллическим телам в любых контекстах.

В чём смысл Вашего вопроса ? Не имеете ли Вы желания помочь топикстартеру ?
Ок. Просто чуть выше у Вас странная фраза про "градиент по высоте" была. :-)
Широкие пики на PDF связаны как раз с теме неоднородностями на микромасштабе, которые вполне друг друга статистически скомпенсируют уже на масштабе порядка 10 нм. Тоже - и про концентрационные неоднородности (если, конечно, речь не о составах с ликвацией :-) )
Насчет "уступает" - так часто стоит задача обработки именно вот такого материала, а не того, который более лучше обрабатывается этим методом :-)
По вопросу топикстартера - к его задаче ИМХО лучше как раз травление разбавленным раствором щелочи подойдет.

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Пт ноя 30, 2018 10:22 pm

Alex K писал(а):
Чт ноя 29, 2018 11:55 pm
которые вполне друг друга статистически скомпенсируют уже на масштабе порядка 10 нм.
...
По вопросу топикстартера - к его задаче ИМХО лучше как раз травление разбавленным раствором щелочи подойдет.
Порядок неоднородностей в 10 нм после травления вероятно достижим для химического травления особо однородных стёкол. Однако топикстартер спрашивал про нанометры или даже менее.
Вероятно, что щёлочное травление - один из худших вариантов в случае чисто химических способов. Вымывание катионов не способствует однородному результату. На практике растворы плавиковой кислоты используются гораздо чаще.

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Сб дек 01, 2018 2:03 pm

Aequilibris писал(а):
Пт ноя 30, 2018 10:22 pm
Alex K писал(а):
Чт ноя 29, 2018 11:55 pm
которые вполне друг друга статистически скомпенсируют уже на масштабе порядка 10 нм.
...
По вопросу топикстартера - к его задаче ИМХО лучше как раз травление разбавленным раствором щелочи подойдет.
Порядок неоднородностей в 10 нм после травления вероятно достижим для химического травления особо однородных стёкол. Однако топикстартер спрашивал про нанометры или даже менее.
Вероятно, что щёлочное травление - один из худших вариантов в случае чисто химических способов. Вымывание катионов не способствует однородному результату. На практике растворы плавиковой кислоты используются гораздо чаще.
на масштабах менее нм об однородности вообще говорить не приходится ни в стеклах, ни в кристаллах. Вымывать катионы будут как раз кислоты (не плавиковая!), а не щелочи. Плавиковку для травления силикатов используют часто, но не химику и не в химической лаборатории не стал бы я ее советовать...

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Сб дек 01, 2018 2:42 pm

Прошу прощения - не вымывания, а наоборот, обогащения, с постепенным превращением в более растворимые фракций, с созданием очень глубоких неоднородностей (вывод не меняется). По сути поверхность превращается постепенно в "жидкое стекло". Кислоты в целом вымывают катионы, но в общем случае растворения не происходит - рассмотрение этого случая выходит за пределы проблематики травления стекла. К плавиковой эта проблема по большому счёту не относится.

Как бы там ни было плавиковая кислота зарекомендовала себя лучше щёлочей. Вопрос что использовать - определяет цель. Можно хоть пастой и кожей полировать.

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Сб дек 01, 2018 2:45 pm

Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 2:03 pm
на масштабах менее нм об однородности вообще говорить не приходится ни в стеклах, ни в кристаллах.
Ваше утверждение в свете предыдущих, а именно, что чисто химические методы не уступают физическим, эквивалентно тому, что создание ровной поверхности на нанометровом уровне точности (не говоря уже об атомарном) невозможно.

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Сб дек 01, 2018 4:01 pm

Aequilibris писал(а):
Сб дек 01, 2018 2:45 pm
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 2:03 pm
на масштабах менее нм об однородности вообще говорить не приходится ни в стеклах, ни в кристаллах.
Ваше утверждение в свете предыдущих, а именно, что чисто химические методы не уступают физическим, эквивалентно тому, что создание ровной поверхности на нанометровом уровне точности (не говоря уже об атомарном) невозможно.
Э? То, что в любом веществе об однородности можно говорить только до некоторого масштаба (в силу атомарного строения любого вещества) Вы, надеюсь не будете спорить?

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Сб дек 01, 2018 4:07 pm

Aequilibris писал(а):
Сб дек 01, 2018 2:42 pm
Прошу прощения - не вымывания, а наоборот, обогащения, с постепенным превращением в более растворимые фракций, с созданием очень глубоких неоднородностей (вывод не меняется). По сути поверхность превращается постепенно в "жидкое стекло". Кислоты в целом вымывают катионы, но в общем случае растворения не происходит - рассмотрение этого случая выходит за пределы проблематики травления стекла. К плавиковой эта проблема по большому счёту не относится.
однородностью или неоднородностью травления можно управлять через скорость процесса (концентрацию травителя, температуру). И это не только к химическому травлению относится, а к любому.

"Жидкое стекло" - довольно концентрированный раствор силикатов Na или K. Причем тут оно, если мы травим разбавленной щелочью?
По кислотам - стекла (даже силикатные) разные бывают... Базальтовое, например, растворится и избытке 1М HCl...

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Сб дек 01, 2018 4:25 pm

Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 4:01 pm
Э? То, что в любом веществе об однородности можно говорить только до некоторого масштаба (в силу атомарного строения любого вещества) Вы, надеюсь не будете спорить?
Я вообще не спорю, а просто указываю на противоречия в том, что Вы пишете. Повторюсь, что физические методы имеют травления имеют преимущества перед химическими по механической точности.

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Сб дек 01, 2018 4:34 pm

Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 4:07 pm
"Жидкое стекло" - довольно концентрированный раствор силикатов Na или K. Причем тут оно, если мы травим разбавленной щелочью?
Очевидно бОльшим сходством (но не идентичностью) состава слоя по сравнению с исходным стеклом (чтобы Вы, по не вполне понятным причинам, не перепутали его с базальтовым, назовём его "обычным силикатным" (soda-lime)). Это называется аналогией.
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 4:07 pm
По кислотам - стекла (даже силикатные) разные бывают... Базальтовое, например, растворится и избытке 1М HCl...
В стеклообразном состоянии можно получить большинство веществ в мире. Поэтому очевидно, что имелось в виду обычное стекло - в том смысле, в котором его употребляют без дополнительных определений. Если Вы не согласны, почему Вы не спросили, не базальтовое или не "органическое", или может быть не cахарное ли стекло имел виду топикстартер ?

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Сб дек 01, 2018 10:45 pm

Aequilibris писал(а):
Сб дек 01, 2018 4:34 pm
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 4:07 pm
"Жидкое стекло" - довольно концентрированный раствор силикатов Na или K. Причем тут оно, если мы травим разбавленной щелочью?
Очевидно бОльшим сходством (но не идентичностью) состава слоя по сравнению с исходным стеклом (чтобы Вы, по не вполне понятным причинам, не перепутали его с базальтовым, назовём его "обычным силикатным" (soda-lime)). Это называется аналогией.
Какого такого слоя? Силикат у вас будет благополучно уходить в раствор. И кремний, и ионы Na и Ca. И в растворе силикат будет не в той форме, в которой он в "жидком стекле".
"Слой" (причем гидратированный) - это к обработке опять же кислотами. :-)
В общем, может, не стоит Вам лезть в вопросы, где Вы некомпетентны...

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Вс дек 02, 2018 2:20 pm

Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 10:45 pm
В общем, может, не стоит Вам лезть в вопросы, где Вы некомпетентны...
Ну что ж, тогда мы ждём от Вас, как от человека высоких компетенций:
a) данных о том, что чисто-химические методы не хуже иных в плане создания ровных поверхностей. Ну или хотя бы покажите, что чисто химическим травлением стекла можно создать поверхность с неровностями существенно меньшими 1 нм.
б) данных от том, что щёлочные , т.е. сильноосновные, растворы являются предпочительным агентом для полирующего травления стекла (как минимум по сравнению с растворами плавиковой) или, по-крайней мере не уступают ей в случае реальных стёкол.
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 10:45 pm
Какого такого слоя? Силикат у вас будет благополучно уходить в раствор.
Очевидно имелся в виду механизм растворения плохо растворимых солей поликислот (в данном случае поликремниевой), который проходит постадийно c фрагментированием. Конечно, можно подобрать очень высокие концентрации щёлочи, когда смыв будет происходить практически мгновенно из-за полной (максимальной фрагментации), впрочем это не режим аккуратного травления.
Предлагаю Вам поискать самому литературу на счёт деградации реальных стёкол в щёлочных растворах - узнать о зависимости процесса от pH раствора, а так же о прочих эффектах. Один из интересных эффектов растворения обычного (soda-lime) стекла - это образование поверхностного слоя силикатов кальция, которые растворимы хуже, как промежуточного продукта травления.

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Пн дек 03, 2018 4:16 pm

Ещё один конкретизирующий вопрос:
c) дана поверхность стекла с размерами поверхностных неоднородностей в те самые ~1нм (cкажем хорошо отшлифовали, а потом аккуратно отожгли - такое в принципе можно относительно легко достичь на небольших локальных частях поверхности ). Потом поверхность протравили химически (в принципе не столь важно чем). Что скорее всего произойдёт с неровностями: 1) увеличатся, 2) не изменятся, 3) уменьшатся?
Я свой ответ указал выше, что скорее они увеличатся. Вы расплывчато подразумевали, что "всё будет в порядке, неоднородности благополучно усреднятся, и прочее". Скажите конкретно, так сказать "на уровне специалиста", что произойдёт ?

Аватара пользователя
antabu
Сообщения: 3305
Зарегистрирован: Пн май 25, 2009 7:00 pm

Re: Химия стекла

Сообщение antabu » Вт дек 04, 2018 5:30 am

При травлении стекла, например, плавиковой кислотой, могут образоваться, хотя бы временно, твёрдые фазы. Например, кремнефтористый натрий. Это приводит к неоднородности травления, вплоть до матирования стекла.
Мой Карфаген обязан быть разрушен.
Новодворская.

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Вт дек 04, 2018 9:42 am

Aequilibris писал(а):
Вс дек 02, 2018 2:20 pm
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 10:45 pm
В общем, может, не стоит Вам лезть в вопросы, где Вы некомпетентны...
Ну что ж, тогда мы ждём от Вас, как от человека высоких компетенций:
a) данных о том, что чисто-химические методы не хуже иных в плане создания ровных поверхностей. Ну или хотя бы покажите, что чисто химическим травлением стекла можно создать поверхность с неровностями существенно меньшими 1 нм.
б) данных от том, что щёлочные , т.е. сильноосновные, растворы являются предпочительным агентом для полирующего травления стекла (как минимум по сравнению с растворами плавиковой) или, по-крайней мере не уступают ей в случае реальных стёкол.
Alex K писал(а):
Сб дек 01, 2018 10:45 pm
Какого такого слоя? Силикат у вас будет благополучно уходить в раствор.
Очевидно имелся в виду механизм растворения плохо растворимых солей поликислот (в данном случае поликремниевой), который проходит постадийно c фрагментированием. Конечно, можно подобрать очень высокие концентрации щёлочи, когда смыв будет происходить практически мгновенно из-за полной (максимальной фрагментации), впрочем это не режим аккуратного травления.
Предлагаю Вам поискать самому литературу на счёт деградации реальных стёкол в щёлочных растворах - узнать о зависимости процесса от pH раствора, а так же о прочих эффектах. Один из интересных эффектов растворения обычного (soda-lime) стекла - это образование поверхностного слоя силикатов кальция, которые растворимы хуже, как промежуточного продукта травления.
морфология кальций - гидросиликатного слоя (и будет ли он вообще слоем или коллоидом) определяется условиями его формирования (пересыщением в первую очередь)
по неровностям - см. уравнение Кельвина, однако :-)

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Вт дек 04, 2018 9:43 am

antabu писал(а):
Вт дек 04, 2018 5:30 am
При травлении стекла, например, плавиковой кислотой, могут образоваться, хотя бы временно, твёрдые фазы. Например, кремнефтористый натрий. Это приводит к неоднородности травления, вплоть до матирования стекла.
флюорит еще похуже растворяется :-)

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Вт дек 04, 2018 11:25 am

antabu писал(а):
Вт дек 04, 2018 5:30 am
При травлении стекла, например, плавиковой кислотой, могут образоваться, хотя бы временно, твёрдые фазы. Например, кремнефтористый натрий. Это приводит к неоднородности травления, вплоть до матирования стекла.
Любые химические агенты будут приводить к существенным неоднородностям. Скажем даже простейший отжиг в целом может обеспечить существенно более ровную поверхность, если мы о качестве последней (топикстартеру нужно было удалять нанометровые слои с сохранением высокого качества слоя).

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Вт дек 04, 2018 11:34 am

Alex K писал(а):
Вт дек 04, 2018 9:43 am
флюорит еще похуже растворяется :-)
Специалисты-формалисты могут сравнить растворимость силиката кальция в умеренно основных средах и флюорита в умеренно кислых. Я ответа не знаю, и не претендую. Но судя по всему, флюорит будет растворим несколько лучше.
Режимы травления бывают разные, pH при травлении плавиковой менять не возбраняется. В этом плане фактор нерастворимости флюорита можно практически убрать уменьшив pH. Другой вопрос, что это фундаментально не поможет методу химическому по сути.

Aequilibris
Сообщения: 169
Зарегистрирован: Вт окт 16, 2018 9:12 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Aequilibris » Вт дек 04, 2018 5:31 pm

Alex K писал(а):
Вт дек 04, 2018 9:42 am
В общем, может, не стоит Вам лезть в вопросы, где Вы некомпетентны...
Alex K писал(а):
Вт дек 04, 2018 9:42 am
морфология кальций - гидросиликатного слоя (и будет ли он вообще слоем или коллоидом) определяется условиями его формирования (пересыщением в первую очередь) по неровностям - см. уравнение Кельвина, однако :-)

<"Типа специалист N2">Упоминание здесь уравнения Кельвина, которое описывает жидкость в пределе бесконечно делимой среды, явно выходит за рамки удачных аналогий. Активность поверхностных дефектов нанометрового уровня определяется локальными взаимодействиями, а уравнение Кельвина неприменимо для сколь угодно точного расчёта, лишь, может быть, "качественной оценки на пальцах". Достаточно было просто упомянуть про дефекты.
На вопросы a), b) ответов вероятно не будет. Но есть ещё непроцитированный вопрос с), где как раз фигурируют условия уменьшенного влияния дефектов.

Специалисты стараются не пользоваться грубыми аналогиями. Кроме того, слишком длинное бесцельное цитирование - некомильфо в кругах специалистов. Это даже прописано в правилах форума.
</"Типа специалист N2">

Alex K
Сообщения: 761
Зарегистрирован: Вт авг 09, 2011 7:29 pm

Re: Химия стекла

Сообщение Alex K » Вт дек 04, 2018 6:40 pm

Aequilibris писал(а):
Вт дек 04, 2018 11:34 am
Alex K писал(а):
Вт дек 04, 2018 9:43 am
флюорит еще похуже растворяется :-)
Специалисты-формалисты могут сравнить растворимость силиката кальция в умеренно основных средах и флюорита в умеренно кислых. Я ответа не знаю, и не претендую. Но судя по всему, флюорит будет растворим несколько лучше.
Режимы травления бывают разные, pH при травлении плавиковой менять не возбраняется. В этом плане фактор нерастворимости флюорита можно практически убрать уменьшив pH. Другой вопрос, что это фундаментально не поможет методу химическому по сути.
а что за вещество такое "силикат кальция", о котором Вы пишете? :-)
и давно ли CaF2 стал в разбавленных кислотах растворяться? :-)

Ответить

Вернуться в «неорганическая химия и химия твердого тела / inorganic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 2 гостя