2023年8月3日发(作者：)

玻璃的密度光学玻璃的密度是使用者及制造者所必须了解的基本物理性貭之一。此外，在计算玻璃的分子体积及分子折射度时也需要密度的数据．一、玻璃密度的测定方法测定固态玻璃密度常用的方法为排液失重法与比重瓶法．熔融状态玻璃液的密度利用铂球失重法测定，重．排液失重法．

将玻璃样品用直径约为0．1毫米左右的不銹细金属丝悬挂在分析天平的一臂上然后先后在空气中与水或其他惰性液体介貭中称量其重量．将所得结果按下式计算玻璃的密度：重—石二二m1--m2『：：；颓X(卢—0．0012)+0．0012(1．3—l。o)式中mi-一玻璃样品与金属丝在空气中重量(克)；m2——金属丝在空气中重量(克)；m3--玻璃样品与金属丝在液体中的重量(克)；m4——金属丝在液体中的重量(克)；卢——实验寸液体的密度；0．0012一室温下空气的平均密度．在测定oc。时金属丝浸入液体中的长度必须与测定m，时相同．所选用的液体介貭除水以外还可利用苯、煤油等有机液体．后者由于与玻璃不起作用，故适用于化学稳定性较差的玻璃(如硼酸盐玻璃及磷酸盐玻璃)进行测定；同时由于表面张力较小，可提高测定精度．

比重瓶法．如玻璃试样中合有大量气泡；则利用上述方法较难得出精确结果，必须用比重瓶法测定．此时先将粉碎后的玻璃粉末放入盛有蒸馏水或其他有机液体的比重瓶中，井将比重瓶放入真空室中抽去玻璃表面附着的空气，然后再分析天平上51．3—4玻璃的密贬称重．将所得结果按下式计算玻璃密度：置———下m——(卢—0．0012)+O．OOt2(1．3-11)f01十fn——fn2：式中o：——玻璃重量(克)；

厂比重瓶盛液体后的重量(克)；fn2——比重抵内装液体及玻璃粉末后的重量(克)；卢——测定时液体的密度．3．用铂球失重法测定玻璃液的密度．用铂丝悬挂在直径1弓毫米以上的铂球，先后用分析天秤称量其在空气中及玻璃中的重量．将所得结果按卜式计算玻璃液的密度：刁＝mi-(m2--0．00310)．'(1——3at)式中，nl——铂球与丝在空气中重量(克)；022——铂球与丝在玻璃液中的重量(充)；r——铂丝牛径(厘米)；(，／——玻璃液表面张力(达因／厘米)；‘——玻璃液温度(-c)；，——在室温时铂球体积(厘米勺；伐——扣金的綫膨胀系数(一l／℃)；p值可以用铂球在水中称量法求得

' -rnl-(m2-O．003rff')卢+式中，’与卢‘分另U为水的表面张力与密度，＝l为铂金球与丝在水中重量(克)．玻璃密度与成分的关系(1．3-12)(1．3-13)@璃㈤密度d与其分子体积Vu成反比．按公式刁＝：M；(M为玻璃的分子量)，因而在考察玻璃密度与成分关系前可首先通过分子体积进行研究．玻璃的分子体积标志着组成玻璃结构单元的堆积紧密程度．这决定于玻璃结构网络的体积与网络外空隙填充程度两个方面，玻璃结构网络的体积决定干构成网络四面体IRO+]体积大小．在玻璃中常遇到第一编第三章玻璃的物理性貭及化学性貭的玻璃生成体与中间体氧化物所组成的四面体体积大小次序为：

[B04]<[si04]<[Ge04]<[A104]<[Ga04]．因而玻璃的分子体积亦随所合四面体的种类而按以上次序上升．如在玻璃系统20NazO·xR203·(80一x)Si02中以B203代替Si02使玻璃的分子体积下降，而以A1203及Ga203{℃替Si02时则使分子体积上升(图1．3—34)．玻璃网络外空隙填充程度主要决定于网络外阳离子的半径大小．牛径小的阳离子如Li+，Mg2+等可以填充于网络间空隙，

因此虽然使硅氧四面体的连接断裂但并不引起网络结构的扩大．阳离子如K+，Ba2+，La3+等其牛径比网络间空隙大，因而使结构网络扩张．玻璃中加入前者使结构紧密度增加，加入后者则使结构紧密度下降．例如在二元系统R20-Si02玻璃中，随Li20含量增加，玻璃分子体积不断下降，在NazO-Si02系统中分子体积变化不大，在K20-Si02系统中则随含量的增加玻璃分子体积迅速上升(图1．3-35)．合有二价金属氧化物玻璃18Na20·12RO·70S102的分子体积几乎与阳离子R2+半径的增加而成直綫上升(图1．3-36)．R20J(％)图1．3-34玻璃系统20Nato●JRqOd．(80一x)SiOz分子体积变化IB~Os：2~A120s：．3'Gaa09R20(X)图1．3—35玻璃系统R20-SiO，33-：3体积变化ILi~O：2Nato：J-——K，O51．3—4玻璃的密度根据上述关系我们可以利用玻璃分子体积的变化数据在一定程度上判断各种氧化物在玻璃中结构状态．如以四价氧化物为例，在玻璃系统25Na20·xR02·(?5一x)·S{02中以Ge02代替si02后使玻璃分子体积上升，而Ti02代替S{02分子体积迅速图1．3-36玻璃系统18NauO·12RO．70SiO，分子体积及分子折射度一ylJ一——RN子体积变化1TiOa：2ZrOu：3HfOB；4CeOg：5'ThO~；6GeO冒下降；Zr02与Th02使玻璃分子体积减小但不显著(图1．3-37)．

2023年8月3日发(作者：)

玻璃的密度光学玻璃的密度是使用者及制造者所必须了解的基本物理性貭之一。此外，在计算玻璃的分子体积及分子折射度时也需要密度的数据．一、玻璃密度的测定方法测定固态玻璃密度常用的方法为排液失重法与比重瓶法．熔融状态玻璃液的密度利用铂球失重法测定，重．排液失重法．

将玻璃样品用直径约为0．1毫米左右的不銹细金属丝悬挂在分析天平的一臂上然后先后在空气中与水或其他惰性液体介貭中称量其重量．将所得结果按下式计算玻璃的密度：重—石二二m1--m2『：：；颓X(卢—0．0012)+0．0012(1．3—l。o)式中mi-一玻璃样品与金属丝在空气中重量(克)；m2——金属丝在空气中重量(克)；m3--玻璃样品与金属丝在液体中的重量(克)；m4——金属丝在液体中的重量(克)；卢——实验寸液体的密度；0．0012一室温下空气的平均密度．在测定oc。时金属丝浸入液体中的长度必须与测定m，时相同．所选用的液体介貭除水以外还可利用苯、煤油等有机液体．后者由于与玻璃不起作用，故适用于化学稳定性较差的玻璃(如硼酸盐玻璃及磷酸盐玻璃)进行测定；同时由于表面张力较小，可提高测定精度．

比重瓶法．如玻璃试样中合有大量气泡；则利用上述方法较难得出精确结果，必须用比重瓶法测定．此时先将粉碎后的玻璃粉末放入盛有蒸馏水或其他有机液体的比重瓶中，井将比重瓶放入真空室中抽去玻璃表面附着的空气，然后再分析天平上51．3—4玻璃的密贬称重．将所得结果按下式计算玻璃密度：置———下m——(卢—0．0012)+O．OOt2(1．3-11)f01十fn——fn2：式中o：——玻璃重量(克)；

厂比重瓶盛液体后的重量(克)；fn2——比重抵内装液体及玻璃粉末后的重量(克)；卢——测定时液体的密度．3．用铂球失重法测定玻璃液的密度．用铂丝悬挂在直径1弓毫米以上的铂球，先后用分析天秤称量其在空气中及玻璃中的重量．将所得结果按卜式计算玻璃液的密度：刁＝mi-(m2--0．00310)．'(1——3at)式中，nl——铂球与丝在空气中重量(克)；022——铂球与丝在玻璃液中的重量(充)；r——铂丝牛径(厘米)；(，／——玻璃液表面张力(达因／厘米)；‘——玻璃液温度(-c)；，——在室温时铂球体积(厘米勺；伐——扣金的綫膨胀系数(一l／℃)；p值可以用铂球在水中称量法求得

' -rnl-(m2-O．003rff')卢+式中，’与卢‘分另U为水的表面张力与密度，＝l为铂金球与丝在水中重量(克)．玻璃密度与成分的关系(1．3-12)(1．3-13)@璃㈤密度d与其分子体积Vu成反比．按公式刁＝：M；(M为玻璃的分子量)，因而在考察玻璃密度与成分关系前可首先通过分子体积进行研究．玻璃的分子体积标志着组成玻璃结构单元的堆积紧密程度．这决定于玻璃结构网络的体积与网络外空隙填充程度两个方面，玻璃结构网络的体积决定干构成网络四面体IRO+]体积大小．在玻璃中常遇到第一编第三章玻璃的物理性貭及化学性貭的玻璃生成体与中间体氧化物所组成的四面体体积大小次序为：

[B04]<[si04]<[Ge04]<[A104]<[Ga04]．因而玻璃的分子体积亦随所合四面体的种类而按以上次序上升．如在玻璃系统20NazO·xR203·(80一x)Si02中以B203代替Si02使玻璃的分子体积下降，而以A1203及Ga203{℃替Si02时则使分子体积上升(图1．3—34)．玻璃网络外空隙填充程度主要决定于网络外阳离子的半径大小．牛径小的阳离子如Li+，Mg2+等可以填充于网络间空隙，

因此虽然使硅氧四面体的连接断裂但并不引起网络结构的扩大．阳离子如K+，Ba2+，La3+等其牛径比网络间空隙大，因而使结构网络扩张．玻璃中加入前者使结构紧密度增加，加入后者则使结构紧密度下降．例如在二元系统R20-Si02玻璃中，随Li20含量增加，玻璃分子体积不断下降，在NazO-Si02系统中分子体积变化不大，在K20-Si02系统中则随含量的增加玻璃分子体积迅速上升(图1．3-35)．合有二价金属氧化物玻璃18Na20·12RO·70S102的分子体积几乎与阳离子R2+半径的增加而成直綫上升(图1．3-36)．R20J(％)图1．3-34玻璃系统20Nato●JRqOd．(80一x)SiOz分子体积变化IB~Os：2~A120s：．3'Gaa09R20(X)图1．3—35玻璃系统R20-SiO，33-：3体积变化ILi~O：2Nato：J-——K，O51．3—4玻璃的密度根据上述关系我们可以利用玻璃分子体积的变化数据在一定程度上判断各种氧化物在玻璃中结构状态．如以四价氧化物为例，在玻璃系统25Na20·xR02·(?5一x)·S{02中以Ge02代替si02后使玻璃分子体积上升，而Ti02代替S{02分子体积迅速图1．3-36玻璃系统18NauO·12RO．70SiO，分子体积及分子折射度一ylJ一——RN子体积变化1TiOa：2ZrOu：3HfOB；4CeOg：5'ThO~；6GeO冒下降；Zr02与Th02使玻璃分子体积减小但不显著(图1．3-37)．