Dựa vào tính chất nào của thủy tinh để có thể tạo ra được những vật liệu có hình dạng khác nhau?

I. Thủy tinh

1. Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh

- Thủy tinh loại thông thường dùng làm cửa kính, chai, lọ, ... là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit.

- Thành phần chính của thủy tinh này được viết dưới dạng: N$a_2$O.CaO.6Si$O_2$.

- Thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

- Khi đun nóng nó mềm dần rồi mới chảy, do đó có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn.

- Sản xuất bằng cách nấu chảy một hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và sođa ở 1400$°$C.

2. Một số loại thủy tinh

 a) Thủy tinh kali

- Khi nấu thủy tinh, nếu thay N$a_2$C$O_3$ bằng $K_2$C$O_3$ thì được thủy tinh kali.

- Có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

- Được dùng làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính, thấu kính, ...

Hình 1: Một số ứng dụng của thủy tinh kali

b) Thủy tinh pha lê

- Là thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy và trong suốt được dùng làm đồ pha lê.

Hình 2: Ly pha lê

c) Thủy tinh thạch anh

- Được sản xuất bằng cách nấu chảy silic đioxit tinh khiết.

- Loại thủy tinh này có nhiệt độ hóa mềm cao, có hệ số nở nhiệt rất nhỏ, nên không bị nứt khi nóng lạnh đột ngột.

Hình 3: Ống thủy tinh thạch anh chịu nhiệt

d) Thủy tinh có màu

- Khi cho thêm oxit của một kim loại, thủy tinh sẽ có màu khác, do tạo nên các silicat có màu.

Thí dụ: crom (III) oxit (C$r_2$$O_3$) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển.

Hình 4: Một số chai thủy tinh có màu

II. Đồ gốm

- Là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh.

- Tùy theo công dụng, người ta phân biệt: gốm xây dựng, gốm kĩ thuật và gốm dân dụng.

1. Gạch và ngói

- Gạch và ngói thuộc loại gốm xây dựng.

- Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất sét loại thường và một ít cát, được nhào với nước thành khối dẻo, sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở 900 − 1000$°$C sẽ được gạch và ngói.

- Sau khi nung, gạch và ngói thường có màu đỏ gây nên bởi sắt oxit ở trong đất sét.

Hình 5: Ngói và gạch

2. Sành, sứ

a) Sành

- Sành là vật liệu cứng, gõ kêu, có màu nâu và xám được tạo thành bằng cách nung đất sét ở nhiệt độ khoảng 1200 − 1300$°$C.

Hình 6: Chum sành ngâm rượu

- Để có độ bóng và lớp bảo vệ không thấm nước, người ta tạo một lớp men mỏng ở mặt ngoài của đồ sành.

b) Sứ

- Sứ là vật liệu cứng, xốp, có màu trắng, gõ kêu.

Hình 7: Một số đồ gốm sứ

- Phối liệu để sản xuất sứ gồm cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại.

- Đồ sứ được nung hai lần, lần đầu ở 1000$°$C, sau đó tráng men và trang trí, lần thứ hai nung ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 1400 − 1450$°$C.

- Sứ có nhiều loại: sứ dân dụng, sứ kĩ thuật.

          + Sứ dân dụng được dùng làm chén, bát, bình, lọ,…

+ Sứ kĩ thuật được dùng để chế tạo các vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, các dụng cụ thí nghiệm.

Hình 8: Một số ứng dụng của sứ kĩ thuật

III. Xi măng

1. Thành phần hóa học

- Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính, được dùng trong xây dựng.

Hình 9: Một số loại xi măng trên thị trường

- Xi măng là chất bột mịn, màu lục xám, thành phần chính gồm canxi silicat và canxi aluminat: C$a_3$Si$O_5$ (hoặc 3CaO.Si$O_2$), C$a_2$SiO4 (hoặc 2CaO.Si$O_2$), C$a_3$(Al$O_3$)2 (hoặc 3CaO.A$l_2$$O_3$).

Hình 10: Xi măng

2. Phương pháp sản xuất

- Xi măng được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ đá vôi, trộn với đất sét có nhiều Si$O_2$ và một ít quặng sắt bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt, rồi nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở 1400 − 1600$°$C.

- Sau khi nung, thu được hỗn hợp rắn màu xám gọi là clanhke.

Hình 11: Clanhke

- Để nguội, rồi nghiền clanhke với một số chất phụ gia thành bột mịn, sẽ được xi măng.

Hình 12: Sơ đồ lò quay sản xuất clanhke

3. Quá trình đông cứng của xi măng

- Trong xây dựng, xi măng được trộn với cát và nước thành khối nhão gọi là vữa, sau vài giờ sẽ bắt đầu đông cứng lại.

Hình 13: Vữa

- Quá trình đông cứng của xi măng chủ yếu là sự kết hợp của các hợp chất có trong xi măng với nước, tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành khối cứng và bền:

- Ngoài ra, còn có các loại xi măng có những tính năng khác nhau như xi măng chịu axit, xi măng chịu nước biển, ...

Hình 14: Một số loại xi măng có tính chất riêng