Не завжди можлива інтерпретація залежності фізико-хімічних властивостей скла від хімічного складу. Запропоновано метод розрахунку щільності упаковки атомів в стеклах. Розраховані щільності упаковки багатьох синтезованих стекол. Кореляції залежності властивостей від щільності упаковки не виявлено. Це свідчить про те, що в якості стекол в залежності від хімічного складу вносять вклад більш вагомі структурні чинники, ніж загальна щільність упаковки атомів.
Дослідження фізико-хімічних властивостей напівпровідникових стекол від складу показало, що не можна однозначно інтерпретувати експериментальні дані [1]. У багатьох випадках немає лінійних залежностей. Це свідчить, що фізико-хімічні властивості скла визначається їх структурою, яка виникає при синтезі стекол і нелінійно пов'язана з хімічним складом. Електронно-мікроскопічне дослідження не внесло ніякої ясності. Тому доцільно було перевірити, як на властивості стекол впливає такий структурний фактор, як щільність упаковки атомів в склі. Особливо щільність упаковки була цікава для інтерпретації електропровідності стекол.
Найбільш привабливим було повідомлення роботи [4, стр.286], де наведено рівняння для підрахунку сумарного межтетраедріческого і внутрітетраедріческого обсягу скла Vf.
де V м - обсяг одного благаючи скла, обчислений за розмірами іонів, V ст - молярний обсяг скла, обчислений за щільністю. Вказується, що величина V м, на жаль, прямо не піддається розрахунку. Тобто за цією формулою можна розрахувати щільність упаковки атомів в склі.
Для інтерпретації експериментальних даних був розроблений метод розрахунку заповнення простору в склі атомами. Для розрахунку щільності упаковки атомів в структурі скла потрібні наступні дані: хімічний склад скла, який зазвичай наводиться в молярних відсотках, і щільність скла. Робляться такі дії:
4. Виходячи з того, що число молекул в грам-молекулі будь-якої речовини одне й те саме і так само 6,022 * 10 23. множимо кількість грам-молекул кожного оксиду на число Авогадро. В результаті отримуємо число молекул кожного компонента в 1см 3 скла.
5. З числа молекул компонентів визначаємо кількість кожного катіона і суму кислородов, виходячи їх хімічної формули оксиду.
6. За кількістю кожного катіона і кислородов визначаємо обсяг, яку він обіймав атомами в 1см 3 скла. Дані по іонним радіусів і молекулярною ваг окислів (щоб не брати до уваги) можна знайти в книзі: А.А.Аппен «Хімія скла» изд. Хімія, Л. 1970. Дані відповідно в таблицях 34 і 36.
7. Підсумовуючи обсяги всіх атомів в 1 см 3 скла, знаходимо загальний обсяг заповнення простору, тобто щільність упаковки атомів. При цьому ясно, який обсяг займає кисень.
8. Якщо від 1 відняти отриманий результат загального обсягу всіх атомів, вийде вільний обсяг простору в 1 см 3. Цей вільний обсяг отримав назву «порожнистість».
Таким чином, провівши такий розрахунок з точністю, яку дозволяють мати значення іонних радіусів атомів, можна не припускати, а точно сказати про щільність упаковки атомів в склі.
ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ пустотні ДЛЯ двокомпонентних СКЛА
Дані: хімічний склад BaO - 40 мол%, P 2 O 5 - 60 мол%, d = 3,22 г / см 3
1. Вагових частин:
BaO - 40 * 153,4 = 6136 41,86 вага%