Художественная керамика https://hudojestvennayakeramika.ru/ Mon, 07 Dec 2009 17:24:00 +0300 en-ru MaxSite CMS (http://max-3000.com/) Copyright 2019, https://hudojestvennayakeramika.ru/ Некоторые понятия в химии https://hudojestvennayakeramika.ru/page/nekotorye-ponyatiya-v-ximii https://hudojestvennayakeramika.ru/page/nekotorye-ponyatiya-v-ximii Mon, 07 Dec 2009 17:24:00 +0300 Наименьшей элементарной частицей для обычных реакций будем считать атом (что значит «неделимый»). Каждый отдельный атом можно назвать химическим элементом. В атомистической теории химический элемент рассматривается как вид атомов с определенной совокупностью свойств. В настоящее время открыто и изучено свыше ста элементов. На практике мы имеем дело не с элементами, а с простыми и сложными веществами.

Так, например, вода состоит из водорода и кислорода. Однако они содержатся в ней (помимо растворенного кислорода) не в виде газообразных водорода и кислорода, а в виде элементов водорода и кислорода. Когда же эти элементы будут находиться в «свободном состоянии» (как сочетание одинаковых атомов), то они образуют простые вещества: водород и кислород. Чистое, например, железо — это простое вещество, чистая вода — сложное вещество, так как в ней содержатся два элемента: водород и кислород.

Обсудить]]>
Тяжелые металлы https://hudojestvennayakeramika.ru/page/tyazhelye-metally https://hudojestvennayakeramika.ru/page/tyazhelye-metally Tue, 04 Aug 2009 21:17:00 +0300 К тяжелым металлам, краткая характеристика которых дана ниже, относятся: медь, серебро, золото, цинк, кадмий, цирконий, олово, свинец, сурьма, висмут, хром, марганец, железо, кобальт, никель.

Медь. В металлическом состоянии медь встречается в природе значительно реже, чем в соединениях. Наиболее важные медные руды — это медный колчедан Cu2S * Fe2S3 и медный блеск Cu2S (см. серу). Другими медными рудами являются основные карбонаты меди: малахит CuCO3*Cu(ОН)2—красивый зеленый камень с темными прожилками и азурит 2CuCO3*Cu(ОН)2, а также красная медная руда — куприт Cu2O.

Чистая медь представляет собой металл своеобразного красного, цвета. Она образует два ряда соединений: соединения закиси, где медь одновалентна, — Cu2O и соединения окиси, где она двухвалентна, — CuО. При нагреве медных опилок выше 300°С медь начинает покрываться черным налетом окиси меди, но при ярко-красном калении она переходит в бурую закись меди. Окись меди получается также при разложении основной углемедной соли или нитрата меди.

Сульфат меди CuSO4 в безводном состоянии — белый порошок, который синеет при поглощении воды. Из водных растворов сульфат кристаллизуется с пятью молекулами воды CuSO4*2O (медный купорос).

Нитрат меди Cu(NO3)2*ЗН2O получается при растворении меди в азотной кислоте HNO3.

Ацетат меди Cu2(C2H3O2)2, т.е соль уксусной кислоты (органической), получается при действии уксусной кислоты на металлическую медь или на ее окись. В продаже эта соль представляет собой смесь основных солей различного состава и цвета (сине-зеленого) и носит название ярь-медянка, идущая для получения глазурей «восстановительного огня» и для масляных красок.

Двухвалентная окись меди применяется для получения медного рубинового стекла (глазури). Для этого небольшое количество окиси меди СuО растворяют в расплавленном стекле вместе с каким-нибудь восстановителем, большей частью с окисью олова (двухвалентной). Сначала образуется бесцветное стекло, которое при вторичном нагреве («наводке») приобретает красный цвет.

Серебро. Наиболее важными серебряными рудами являются сульфидные: серебряный блеск Ag2S и хлорид серебра AgCl, или роговое серебро.

Легкорастворимой солью является нитрат AgNO3 (ляпис), получающийся путем растворения серебра в азотной кислоте.

В керамике соединения серебра применяются для серебрения изделий и для изготовления глазурей «восстановительного огня», в которых соединения легко восстанавливаются.

Золото. Встречается в природе в самородном состоянии, главным образом вкрапленным в кварцевые горные породы или пески. Оно не изменяется даже при сильном нагреве. Ему соответствуют два окисла: Au2O (закись золота) и Au2O3 (окись золота), а следовательно, и два ряда соединений. Более устойчивы трехвалентные соединения.

Золото применяется в виде специальных составов для получения пурпура и золотых препаратов для надглазурного декорирования (глянцгольди др.)

Известное золотое рубиновое стекло темно-красного цвета содержит металлическое золото в виде тончайших так называемых коллоидных частичек.

Цинк. Наиболее часто встречающиеся цинковые руды — это галмей ZnCO3 ицинковая обманка ZnS. В качестве цинковых руд имеют некоторое значение и силикаты цинка (кремнекислые соединения), например кремнекислый галмей Zn2SiO4 * Н2O и виллемит Zn2SiO4.

При комнатной температуре цинк довольно ломок, но при 100— 110°С он становится тягучим и прокатывается в листы. Выше 200—210°С он делается настолько хрупким, что его можно растирать в порошок.

В соединениях цинк всегда двухвалентен. Его окисью является ZnО, которая встречается в природе в виде красной цинковой руды — цинкита. Цвет ее обусловлен присутствием марганца. Сама окись имеет белый цвет. Для технических целей ее получают сжиганием металлического цинка и применяют в качестве краски (цинковые белила).

Окись цинка является немаловажной составляющей многих глазурей, особенно фаянсовых и кристаллических (см. гл. 19). Этот окисел тугоплавок.

Известны такие соединения цинка, как цинковый купорос ZnSO4*7H2O, карбонат цинка ZnCO3 и многие другие. Реактивный карбонат цинка представляет собой совершенно белый порошок, не растворяющийся в воде. В сухом состоянии он начинает выделять СO2 уже при 150°С.

Кадмий. Встречается вместе с цинком в цинковых рудах в виде сульфида кадмия CdS. Последний можно получить искусственным путем в виде красивых кристаллов при прокаливании окиси кадмия CdO с серой S. Сульфид кадмия применяется в качестве желтой краски в художественной живописи. Эта краска (кадмиевая желтая) ценится за свою яркость и прочность.

В керамике кадмий применяется для приготовления ярко-красных и оранжевых пигментов. При легком прокаливании (~350°С) смеси, состоящей из 80% углекислого кадмия, 5,5% металлического селена и 14,5% серы, получается красный (селеновый) пигмент.

Кроме углекислого кадмия, все его соли растворяются в воде. Соли кадмия ядовиты.

При нагреве карбонат кадмия легко разлагается на CdO и СO2 (уже при 357°С). При нагреве до 700°С окись кадмия начинает возгоняться, не плавясь. При более сильном нагреве от нее отщепляется кислород. Кадмий легко восстанавливается углеродом и окисью углерода (начиная с 700°С), что имеет значение при получении глазурей «восстановительного огня».

Цирконий. При комнатной температуре этот металл достаточно устойчив по отношению к воде и к воздуху и трудно поддается действию кислот. Из циркониевых соединений большое распространение в керамике получил обогащенный минерал циркон ZrO2*SiO2, применяемый в специальных видах фарфора, а также как «глушитель» белых и окрашенных эмалей.

Олово. В природе встречается в виде SnO2 — оловянного камня и весьма редко — в самородном состоянии. Олово образует два окисла — окись олова SnO и двуокись олова SnO2. В двухвалентном состоянии оно проявляет себя больше как металл, а в четырехвалентном может рассматриваться и как неметалл (металлоид).

Нагревая металлическое олово при недостатке воздуха, можно получить SnO — темно-бурый порошок. Гидрат окиси олова — амфотерное соединение, легко растворяющееся как в кислотах, так и в щелочах. Двухвалентным хлоридом олова SnCl2 пользуются как хорошим восстановителем. Для керамистов имеет большое значение двуокись олова (см. Сырьевые материалы для изготовления глазурей и эмалей).

Свинец. Наиболее важной рудой, из которой добывают свинец, является свинцовый блеск PbS, или сульфид свинца.

Эта руда одновременно дает серебро, ибо оно всегда сопровождает ее (в количестве до 1%). Кроме этой руды, известны рудные свинцовые белила РЬСO3, красная свинцовая руда, содержащая хром: РЬСO4 — хромат свинца. Все растворимые соединения свинца, такие как РЬ(С2Н3O2)2—уксуснокислый свинец, или свинцовый сахар, названный так из-за сладкого вкуса, а также азотнокислый свинец Pb(NO3)2 — весьма ядовиты. Свинец образует два простых окисла: РЬО и РЬO2 и два смешанных: РЬ2O3 и РЬ3O4.

Свинцовые соединения имеют большое значение для керамики, особенно при получении декоративных легкоплавких глазурей.

Сурьма. В природе встречается главным образом в виде сурьмяного блеска Sb2S3 и изредка в самородном состоянии. Она дает в основном два окисла (ангидрида): сурьмянистый Sb2O3 и сурьмяный Sb2O5. Сурьмянистый ангидрид реагирует как с кислотой, так и со щелочью, являясь, таким образом, амфотерным окислом.

Трехокись сурьмы представляет собой белый нерастворимый в воде порошок, температура плавления которого 656°С. При нагреве он окрашивается в желтый цвет, а при остывании становится снова белым. При накаливании с углем он восстанавливается до металлического состояния.

Пятиокись сурьмы представляет собой желтый порошок. При нагреве она отщепляет кислород и переходит в четырех-окись Sb2O4.

В керамике окислы сурьмы применяют как сырье для получения эмалей и матовых глазурей.

Висмут. Из висмутовых соединений на первом месте по распространенности в природе стоят висмутовый блеск Bi2S3 и так называемая висмутовая охра Bi2O3. Висмут встречается также и в самородном состоянии. Это блестящий красноватый хрупкий металл с весьма низкой точкой плавления (271°С).

Трехокись висмута Bi2O3 образуется при сжигании металла или при разложении от нагрева азотнокислых и углекислых солей. Это желтоватый порошок, плавящийся при 817°С. При нагреве он приобретает красновато-коричневую окраску. Трехокись обладает основными свойствами и с кислотами дает соли трехвалентного висмута, например нитрат висмута Bi(NO3)3*5H2O, который выкристаллизовывается из раствора висмута в азотной кислоте.

Кроме трехокиси, известна и пятиокись Bi2O5, имеющая слабые кислотные свойства.

В керамике соединения висмута используются в качестве флюсных материалов при золочении фарфора и фаянса, а также для люстра (см. Некоторые способы декорирования керамики).

Трехокись висмута довольно легко восстанавливается до металла:

Bi2O3 + 3C = 2Bi + 3CO.

При обжиге керамического изделия, декорированного висмутовым люстром, он легко восстанавливается (под воздействием углерода масел и канифоли), в результате чего образуется молекулярно тонкая пленка металлического висмута на стекле (глазури), отливающая перламутровым цветом.

Хром. Важной хромовой рудой является хромистый железняк; это двойное соединение двухвалентной окиси железа и трехвалентной окиси хрома (FeO*Cr2O3). Некоторое техническое значение имеет и красноватая свинцовая руда PbCrO.

Известны три окисла хрома: закись хрома CrO, окись хрома Сг2O3 и хромовый ангидрид СrO3. Первый имеет основной характер, второй проявляет амфотерные свойства, а третий является кислотным окислом. Для них известны и три ряда соединений.

Окись хрома Сг2О3 представляет собой весьма тугоплавкое вещество зеленого цвета (см. Сырьевые материалы для изготовления глазурей и эмалей); в керамике, кроме зеленой окраски, дает и другие, что зависит от характера остальных компонентов, составляющих силикат или глазурь.

В водном растворе существуют две хромовые кислоты: хромовая Н2CrO4 и двухромовая Н2Сг2O7 (или дихромовая). Соответствующие им устойчивые соли называют хроматами (монохроматами) и бихроматами; они обладают сильными окислительными свойствами. Соли хромовых кислот ядовиты.

Хроматы имеют желтую окраску, например так называемый желтый крон, или крокоит РЬCrO4. В щелочах хромат свинца заметно растворим. В природе встречается также рубиново-красный хромат РЬCrO4 * 2РЬО.

Хромат натрия Na2CrO4 образует желтые кристаллы, содержащие воду, а хромат калия К2СrO4 дает лимонно-желтые кристаллы без воды. При нагреве выше 670°С он переходит в красную модификацию, плавящуюся при 970°С. Хромат калия легко растворяется в воде.

Бихромат калия К2Сг3O7 кристаллизуется без воды; он представляет собой апельсинно-красные кристаллы. При нагреве в водном растворе его растворимость сильно увеличивается с повышением температуры: от 5 г при 0°С до 95 г при 100°С. Сухая соль при нагреве до 396°С плавится.

Бихромат калия обладает интересным свойством. Находясь совместно с желатиной, он задубливает ее на свету, на чем основано применение их в фотокерамике.

Марганец. Это распространенный тяжелый металл. Важнейшей из марганцевых руд является пиролюзит МnO2. Имеют значение и другие окислы, а также карбонат МnСO3

— марганцевый шпат.

Марганцу соответствуют пять окислов: МnО, Мn2O3, МnO2, МnO3, Мn2O7, а кроме того, — смешанный окисел Мn3O4. Свойства этих окислов изменяются так, что чем выше валентность, тем он более кислый. Если МnО и Мn2O3 — основные окислы, то Мn2O7 — ангидрид кислоты. Двуокись марганца амфотерна; кислотные и основные свойства выражены слабо.

Двуокись марганца является хорошим окислителем. При нагреве на воздухе свыше 530—540°С она отщепляет кислород, но особенно энергично кислород отщепляется в присутствии восстанавливающих веществ.

Пиролюзит применяют в керамике в качестве красителя, в основном для коричневых глазурей. В средние века он получил название браунштейн (коричневый камень), которое дано, по-видимому, алхимиками, наблюдавшими образование на глиняных изделиях коричневой глазури.

Соли двухвалентного марганца обычно окрашены в слабо-розовый цвет.

Хлорид марганца МnСl2 хорошо растворяется в воде. При 650°С он плавится, а при нагреве в струе водяного пара переходит в Мn2O3.

Сульфат марганца MnSO4 — устойчивая соль, хорошо растворяемая в воде. В безводном состоянии она имеет белый цвет, а выкристаллизованная из водного раствора — розовый.

Карбонат марганца МnСO3 почти не растворяется в воде. При нагреве в сухом состоянии он весьма легко разлагается. При нагреве даже до 100°С он диссоциирует (разлагается) на МnО и СO2, что имеет значение для получения так называемых вспученных глазурей.

При длительном прокаливании на воздухе карбонат переходит в Мn3O4, а в кислороде — в Мn2O3.

Нитрат марганца Mn(NO3)2 можно получить безводным, но он кристаллизуется и с тремя, и с шестью молекулами воды. В воде хорошо растворяется, выделяя тепло.

Известны так называемые перманганаты щелочных, щелочноземельных и тяжелых металлов.

Перманганат калия КМnO4, в котором марганец семивалентен, образует темно-красные кристаллы и служит как окисляющее средство.

Силикат марганца MnSiO3 (МnО * SiO2) встречается в природе в виде минерала роданита; это розово-красные игольчатые кристаллы, если минерал чист.

Окисел МnO2 может соединяться с окислами многих металлов, в том числе щелочноземельных, давая манганаты. Например, при сплавлении с окисью кальция получаются окрашенные соединения: 2СаО * МnO2; СаО * МnO2.

Железо. Железными рудами, имеющими промышленное значение, являются магнитный железняк (магнетит) Fe3O4, красный железняк Fe2O3, бурый железняк Fe(OH)3*Fe2O3, шпатовый железняк FeCO3 и железный колчедан FeS2 (пирит), идущий главным образом для получения серной кислоты. В глинах железо находится в виде пирита, в виде окиси и гидроокиси.

Железо в основном образует два вида соединений, которые отвечают соответствующим окислам: закиси FeO и окиси Fe2O3. Помимо этих окислов, существует смешанный — закись-окись Fe3O4, или FeO*Fe2O3 — железная окалина, имеющая почти черный цвет. Чистая окись железа Fe2O3 получается путем прокаливания сульфата железа. Последний окисляется даже на воздухе и из соли зеленоватого цвета переходит в желто-бурую, свойственную трехвалентным соединениям железа.

Кобальт. В природе обычно встречается совместно с мышьяком в минералах: кобальтовом блеске CoAsS и шпейсовом кобальте CoAs2.

Кобальт дает два простых окисла: закись кобальта СоО и окись кобальта Со2O3 и один смешанный: закись-окись Со3O4 (СоОСо2O3) — черного цвета. При прокаливании нитрата кобальта с сульфатом алюминия Al2(SO4)3 получается синий краситель (тенарова синь СоО*Аl2O3), который служит пигментом для синих керамических красок (шпинель).

Известная уже в древности египтянам и римлянам смальта приготовлялась сплавлением кобальтовых окисей или обожженных руд с песком (SiO2) и поташем (К2СO3). По остывании и измельчении в порошок это кобальтовое стекло дает очень красивую синюю краску, пригодную для окрашивания стекол, керамического черепка, глазурей и эмалей. Хорошая кобальтовая краска изготовляется из окиси кобальта, двуокиси олова и кремневой кислоты. Это смесь синего ортосиликата кобальта 2СоО*SiO2 и темного сине-зеленого ортостанната кобальта 2CoO*SnO2.

Зеленая кобальтовая краска делается с алюминатом кобальта 4СоО*ЗАl2O3, получающимся под расплавленным хлоридом калия КСl при 1200°С.

Окись цинка (ZnO), смоченная раствором кобальтовой соли, а затем прокаленная, дает зеленый порошок.

При нагреве гидроокиси или карбоната двухвалентного кобальта без доступа воздуха получается СоО в виде оливково-зеленого порошка. Окись кобальта Со2O3 коричневого цвета получается путем весьма осторожного обезвоживания соответствующих гидратов. Она легко отщепляет кислород и переходит в черную закись-окись Со3O4. При сильном прокаливании все окислы переходят в закись СоО.

Никель. В природе находится главным образом в соединении с серой, мышьяком и сурьмой, например в виде желтого никелевого колчедана NiS или красного никелевого колчедана NiAs

Для никеля назовем два окисла - закись никеля NiO и окись никеля Ni2O3. Закись никеля образуется при сильном прокаливании карбоната или нитрата никеля и представляет собой зеленый порошок, нерастворимый в воде. В керамике NiO применяется для красок и эмалей, давая в зависимости от состава флюса серовато-коричневые тона, переходящие в травянисто-зеленые. Обычные стекла она окрашивает в серый цвет.

Никель образует ряд простых солей, в которых он только двухвалентен. Соли окрашены в зеленый цвет и при растворении дают зеленые растворы.

Карбонат никеля NiCO3*6H2O является исходным материалом для приготовления керамических красок и получения других соединений никеля.

Обсудить]]>
Титан https://hudojestvennayakeramika.ru/page/titan https://hudojestvennayakeramika.ru/page/titan Mon, 03 Aug 2009 08:57:00 +0300 Весьма распространен в природе в виде соединений. Для керамики имеют значение рутил и анатаз ТiO2 (см. Сырьевые материалы для изготовления глазурей и эмалей). Как примесь рутил присутствует в некоторых глинах, например в латненской

Гидроокись титана Ti(OH)4, так же как и алюминия, амфотерна.

Обсудить]]>
Алюминий https://hudojestvennayakeramika.ru/page/alyuminij https://hudojestvennayakeramika.ru/page/alyuminij Mon, 03 Aug 2009 05:30:00 +0300 В природе в свободном состоянии не встречается. Он входит в состав минералов и горных пород: глин, полевых шпатов, бокситов (последние приближаются к формуле Аl2O3* 2Н2O) и др. Из проплавленных в специальных электрических печах бокситов получают абразивный (шлифующий) материал — корунд Аl2O3, идущий иногда на изготовление керамического огневого припаса.

Безводная окись алюминия встречается в природе в виде кристаллических корунда и наждака, а также окрашенных драгоценных камней — сапфира (голубого) и рубина (красного). Последний получают и искусственным путем.

Сплав алюминия с кремнием — силумин — является хорошим материалом для изготовления некоторых керамических машин.

Гидрат окиси алюминия Аl(ОН)3 (студенистое вещество) — это амфотерная гидроокись, растворяющаяся как в кислотах, так и в щелочах. Возможно, что она образуется при вылеживании (старении) глинистых масс.

Обсудить]]>
Магний, щелочноземельные металлы https://hudojestvennayakeramika.ru/page/magnij-shhelochnozemelnye-metally https://hudojestvennayakeramika.ru/page/magnij-shhelochnozemelnye-metally Mon, 03 Aug 2009 01:22:00 +0300 К типичным щелочноземельным металлам относятся собственно только три из указанных элемента: Са, Sr и Ва; их гидроокиси обладают выраженными щелочными свойствами.

В отличие от щелочных металлов, многие соли щелочноземельных металлов или малорастворимы в воде или совсем не растворимы. В природе указанные металлы встречаются в виде следующих соединений, применяемых в керамике:

  • магнезит, карбонат натрия MgCO3,
  • доломит (двойная соль), «опока» MgCO3 * СаСO3;
  • стеатит, жировик, тальк 3MgO * 4SiO2-H2O;
  • шпинель MgO * Al2O3;
  • известковый шпат, карбонат кальция, известняк, мрамор, мел СаСO3;
  • плавиковый шпат, фторид кальция CaF2;
  • гипс, сульфат кальция, сернокислый кальций CaSO4 * 2Н2O;
  • фосфориты, например: Са3(РO4)2;
  • стронцианит, карбонат стронция, углекислый стронций SrCO3,
  • целестин, сульфат стронция, сернокислый стронций SrSO4;
  • витерит, карбонат бария, углекислый барий ВаСO3, барит, тяжелый шпат, сульфат бария, сернокислый барий BaSO4.

В последнее время практическое значение для глазурей приобрели стронциевые соединения: целестин и стронцианит (см. Сырьевые материалы для изготовления глазурей и эмалей).

Бариевые соединения применяются для изготовления так называемых бариевых и матовых глазурей.

Сульфат и карбонат бария практически нерастворимы в воде. Этим пользуются в керамике, когда нужно перевести растворимые соли, содержащиеся в глине, в нерастворимые (см. Керамические массы и их приготовление).

Все окислы щелочноземельных металлов в чистом виде весьма тугоплавки. Особенно тугоплавким окислом является MgO, который при обжиге до 1500—1700°С переходит в кристаллический периклаз (хороший огнеупорный материал), но химический состав его остается прежним: MgO.

Обсудить]]>
Элементы и их соединения https://hudojestvennayakeramika.ru/page/elementy-i-ix-soedineniya https://hudojestvennayakeramika.ru/page/elementy-i-ix-soedineniya Sun, 02 Aug 2009 18:01:00 +0300 Мы кратко рассмотрим только те элементы и соединения, которые являются наиболее важными для керамики. При указании валентностей элементов будем отмечать лишь те, которые наиболее часто проявляются в веществах, используемых в керамике.

Обсудить]]>
Некоторые металлоиды https://hudojestvennayakeramika.ru/page/nekotorye-metalloidy https://hudojestvennayakeramika.ru/page/nekotorye-metalloidy Sun, 02 Aug 2009 14:29:00 +0300 Из металлоидов рассмотрим серу, селен, фосфор, углерод, кремний, бор.

Сера. В природе сера встречается в свободном состоянии, пронизывая горные породы. Но не меньше она распространена и в связанном виде в различных минералах. Ценными для добычи металлов являются, например, такие минералы: свинцовый блеск PbS, цинковая обманка ZnS, серный колчедан, или пирит, FeS2, медный блеск Cu2S. Их называют сульфидами; это соли слабой сероводородной кислоты H2S — сероводорода.

Большое распространение в природе имеют соли серной кислоты, особенно входящая в состав минералов гипса и ангидрита — CaSO4, образующая целые горные породы. Полуводный гипс CaSO4*0,5Н2O используется для изготовления форм (см. Литье и ручное формирование изделий в гипсовых формах и Сведения о модельно-формовочном деле в керамике).

В керамике сера применяется для изготовления оранжевых и красных глазурей совместно с селеном (Se).

Иногда серу применяют для изготовления небольших моделей, с которых отливают рабочие формы, так как она может быть достаточно твердой. Из наиболее важных кислородных соединений серы назовем: двуокись серы SO2 и трехокись серы SO3. Сернистая кислота (H2SO3) является восстанавливающим средством и служит для осаждения золота в виде тончайшего порошка из его солевого раствора. Из такого порошка можно изготовить золотые препараты, применяющиеся для декорирования золотом в керамике.

Продажная концентрированная кислота содержит 96,5% H2SO4; удельный вес ее — 1,84 (купоросное масло).

Селен. Красно-бурый порошок с удельным весом 4,5 представляет собой аморфный селен, а хрупкое серое вещество с металлическим блеском и удельным весом 4,8 — кристаллический селен.

Фосфор. Легко реагирует со многими веществами. Легче всего фосфор соединяется с кислородом. Фосфат кальция Са3(РO4)2 иногда применяется в керамике в качестве «глушителя», создавая непрозрачность некоторых стекол (глазурей, эмалей), а также для изготовления мягкого фарфора (см. Керамические массы и их приготовление).

Углерод. Это очень распространенный элемент на Земле. В свободном состоянии в природе он встречается в виде двух простых кристаллических веществ — алмаза с удельным весом 3,51 и графита с удельным весом 2,25. Кроме того, известно третье простое вещество, состоящее из углерода, — уголь, получающийся в основном искусственным путем,

Графит — непрозрачное черное и весьма мягкое вещество. Смешаный с серой, в керамике он может служить для изготовления модельных форм. Кроме того, графит является незаменимой составной частью шихты, идущей для производства графитовых тиглей, так как в смеси с глиной дает хорошо формующуюся массу.

Углеродом пользуются при выплавке металла из руд, восстанавливая им окислы металлов до металла.

При высоких температурах углерод соединяется почти со всеми элементами, образуя карбиды. Широко распространенным искусственным карбидом является карбид кремния или карборунд — SiC, который применяется в основном как абразивный (режущий, шлифующий) материал, немногим уступая по твердости алмазу. Кроме того, карборунд используется как заранее изготовленное огнеупорное сырье или в производстве карборундовых нагревателей для электрических печей. В керамической промышленности в последние годы его начали применять для изготовления капселей.

Из кислородных соединений углерода важным является двуокись углерода (угольный ангидрид) — СO2. Соответствующая ему слабая угольная кислота Н2СO3 может существовать только в водном растворе. Однако соли этой кислоты — весьма прочные соединения; при более или менее сильном нагреве они разлагаются на окись металла и двуокись углерода (углекислый газ). Для многих глазурей, применяемых в керамике, используют именно карбонаты, так как они способны разлагаться, образуя необходимую окись.

Карбонаты натрия и калия (сода и поташ) служат хорошими плавнями для глазурей и эмалей.

Кремний. В природе он встречается только в связанном виде. Прежде всего он присутствует в виде солей различных кремневых кислот, а также кварца, аметиста, горного хрусталя и т. п. Свободный кремний получен как в аморфном, так и в кристаллическом состоянии, но лишь искусственным путем.

Одними из главных компонентов, составляющих керамическую массу, являются кварц и кварцевые пески.

Обычный природный кварц обозначают как ?-кварц. При 575°С он переходит в ?-кварц, резко расширяясь в объеме, т.е. с уменьшением плотности. Если его охладить, то снова возникнет ?-кварц, приблизительно при той же температуре превращения или несколько ниже.

По химическому составу ?- и ?-кварцы соответствуют SiO2. Такого рода превращения, связанные с резким изменением объема, должны интересовать керамиста, имеющего дело с обжигом. Этим свойством кварца пользуются, прокаливая его перед дроблением, после чего он становится хрупким.

Выше 1713°С устойчив только расплав.

Расширение масс, содержащих кварц, является обратимым процессом. Опасность термической неустойчивости в керамике тем больше, чем быстрее идет превращение и чем больше объемные изменения.

Наиболее стабильной модификацией является кремнеземистое стекло. Так как при температуре плавления 1713°С оно очень вязкое, то полное растекание наступает позже, приблизительно при 1780°С Такой расплав, охлажденный без выделения кристаллов, называют кремнеземистым или кварцевым стеклом. Оно пропускает ультрафиолетовые лучи.

Двуокись кремния образует много кислот; одна из них — орто-кремневая кислота H4SiO4. При отщеплении от двух ее молекул одной молекулы воды получается ортодикремневая кислота H6Si2O7:

2H4SiO4 — Н2O -> HeSi2O7.

Соли кремневых кислот называют силикатами. Искусственные силикаты получают сплавлением кремнезема с едкими щелочами или с карбонатами металлов, например:

SiO2 + K2CO3 -> K2SiO3 + СO2.

После охлаждения сплавы калия и натрия имеют вид стекловатых масс и, в отличие от многих других силикатов, довольно легко растворяются в горячей воде. Поэтому они получили название растворимых стекол.

Так как кремневая кислота является очень слабой кислотой, то ее щелочные соли в воде (Na2SiO3; K2SiO3) показывают реакцию щелочи, что объясняется так называемым гидролизом, в данном случае — появлением в растворе NaOH и КОН.

Силикат натрия применяется в керамике как «электролит» для разжижения глинистых керамических масс — получения литейных шликеров.

Каолин и полевой шпат также являются силикатами или, вернее, алюмосиликатами, так как содержат кроме кремния еще алюминий.

Теоретически для каолинита (соль) формулу можно получить таким образом:

2Аl2(ОН), + H2Si2O5 = Al2(ОН)4 Si2O5 + Н2O.

Бор. В природе бор встречается только в связанном состоянии, чаще всего в виде кислородных соединений. Наиболее распространенные из них следующие: борная кислота Н3ВO3, борокальцит СаВ4O7*4Н2O, бура Na2B4O7*10Н2О, борацит 2Mg3B8O15*MgCl2, ашарит MgHBO3.

Борный ангидрид (В2O3) может быть легко получен прокаливанием борной кислоты, представляющей собой белое кристаллическое вещество. После прокаливания, что сопровожадется большим выделением водяных паров, получается бесцветная хрупкая стекловидная масса, плавящаяся при 588°С. В2O3

является ангидридом (безводным соединением) ортоборной кислоты:

В2O3 + ЗН2O = Н6В2O6 = 2Н2BO3.

Широко известная бура Na2B4O7 * 10Н2О представляет собой натриевую соль тетраборной кислоты Н2В4O7. Это бесцветные, прозрачные кристаллы, легко выветривающиеся с поверхности, так как содержат большое количество так называемой кристаллизационной воды. При продолжительном нагреве бура постепенно ее теряет и плавится в прозрачную стекловидную массу.

Борная кислота и бура являются важными сырьевыми материалами для глазурей; они действуют как плавни. В керамике широко применяются природные соединения бора: борацит, борокальцит, ашарит.

Соединения бора нитрид BN и карбид В4С имеют большое значение для абразивной промышленности.

Обсудить]]>
Щелочные металлы — литий, натрий, калий https://hudojestvennayakeramika.ru/page/shhelochnye-metally-litij-natrij-kalij https://hudojestvennayakeramika.ru/page/shhelochnye-metally-litij-natrij-kalij Sun, 02 Aug 2009 02:35:00 +0300 Эти три металла входят в состав различных минералов и горных пород, например в калиевый и натриевый полевые шпаты, сподумен, играющие в силикатных системах роль плавня.

Карбонаты Na2CO3 и К2СO3 широко применяются для изготовления легкоплавких глазурей.

Гидрат окиси натрия NaOH — это твердое белое вещество, напоминающее постный сахар; он плавится при 322°С. Его надо хранить в плотно закупоренных сосудах, так как он очень гигроскопичен, жадно поглощает углекислый газ (СO2) из воздуха и переходит в карбонат Na2CO3. В керамике может служить электролитом в шликере.

Обсудить]]>
Примеры названий соединений https://hudojestvennayakeramika.ru/page/primery-nazvanij-soedinenij https://hudojestvennayakeramika.ru/page/primery-nazvanij-soedinenij Sat, 01 Aug 2009 23:59:00 +0300 Если элемент образует с кислородом одно соединение, то к названию соответствующего элемента, с которым связан кислород, добавляется слово «окись»: окись натрия Na2O.

Окислы металлов с постоянной валентностью называют окисями. Окислы, имеющие меньшую и большую валентность, произносят как закись и окись: закись железа FeO, окись железа Fe2O3.

Неметаллические окислы — это ангидриды кислот (ангидрид — «безводный»).

Число кислородных атомов обычно оттеняют по соответствующему названию кислоты, т.е.

  • серный ангидрид SO3 — серная кислота H2SO4;
  • сернистый ангидрид SO2 — сернистая кислота H2SO3.

В некоторых случаях количество атомов кислорода определяют как «двух» (дву), «трех», «четырех» и т. д., например: двуокись азота NO2.

Если образующий кислоту элемент проявляет свою высшую валентность, то употребляют название с окончанием «ная», а с низшей валентностью — «истая».

Основания обозначают термином гидроокись, к которому прибавляют название элемента.

Соли можно называть по названиям соответствующих кислот и металлов, например; сернокальциевая соль CaSO4, или сернокислый кальций.

Весьма распространены названия, образованные по образцу иностранных, при которых неметаллы имеют окончание «ат», например: сульфат кальция CaSO4; карбонат цинка ZnCO3.

Кислые соли двуосновных кислот называют: бикарбонат натрия NaHCO3, или гидрокарбонат и гидросульфат натрия NaHSO4.

Основные соли: одноосновной хлорид алюминия Аl(ОН)2Сl; двуосновной хлорид алюминия Аl(ОН)2Сl.

Солям бескислородных кислот дают название, содержащее корень от латинского наименования элемента (образующего кислоту) с окончанием «ид», например: хлорид калия КСl (хлористый калий).

Для справок приводим некоторые обыденные (торговые) названия солей:

  • Медный купорос CuSO4*5H2O
  • Железный купорос FeSO4*5Н2O
  • Селитра KNO3
  • Сода (кальцинированная) Na2CO3
  • Поташ КаСO3
  • Ляпис AgNO3
  • Каустик NaOH
  • Пушонка Са(ОН)2
  • Бертоллетова соль КСlO3
  • Чилийская селитра NaNO3
  • Глауберова соль Na2SO4
  • Горькая соль MgSO4*7H2O
  • Поваренная соль NaCl
  • Квасцы (двойная соль) КАl(SO4)2
Обсудить]]>
Периодический закон Д. И. Менделеева https://hudojestvennayakeramika.ru/page/periodicheskij-zakon-d-i-mendeleeva https://hudojestvennayakeramika.ru/page/periodicheskij-zakon-d-i-mendeleeva Sat, 01 Aug 2009 17:12:00 +0300 В 1869 г. все открытые и даже еще не открытые, но предсказанные, элементы были классифицированы великим русским ученым Д И. Менделеевым на основании выведенного им периодического закона. Одной из главных черт закона является то, что изменение свойств элементов по мере увеличения атомного веса происходит не непрерывно в одном направлении, а имеет периодический характер.

В первом ряду (неполном) таблицы Д. И. Менделеева стоят два элемента: водород и гелий, этот период (и ряд) является первым— малым.

Следующие — второй и третий — ряды составляют соответственно два периода, в которых находится по 8 элементов. Это тоже малые периоды. Каждый начинается с металла и заканчивается инертными газами неоном и аргоном. За металлом литием идет бериллий, с химической точки зрения — тоже металл, но двухвалентный, и, подобно литию, он может разлагать воду. Следующий элемент — бор — трехвалентен; хотя он и проявляет свойства металла, но для него более характерны металлоидные (неметаллические) свойства. Металлические свойства элементов второго и третьего рядов в рассматриваемом направлении снижаются, а неметаллические возрастают, причем наивысшая валентность каждый раз увеличивается на единицу, что видно из номера группы.

Четвертый ряд начинается опять щелочным металлом — калием. Но только следующий, пятый, ряд заканчивается инертным газом — криптоном. Повторение свойств наступает уже не через 8 элементов, как выше, а через 18. Эти 18 элементов составляют большой период, состоящий из двух рядов: четвертого и пятого.

Шестой и седьмой ряды составляют тоже большой период, заканчивающийся инертным газом — ксеноном. Свойства элементов и здесь постепенно меняются от металлических к металлоидным

Восьмой и девятый ряды также образуют один большой период. Заметим, что в клетке, где стоит элемент лантан под номером 57, имеется звездочка, обозначающая сноску Дело в том, что после лантана идут 14 элементов, весьма сходных между собой, которые Д. И Менделеев назвал редкоземельными элементами или лантанидами. В силу их схожести они помещены в одну строку внизу Рассматриваемый период охватывает 32 элемента и заканчивается инертным газом — радоном.

Десятый ряд содержит 17 элементов. Из них последние 11 и предшествующие им уран, протактиний и торий по некоторым свойствам сходны с актинием. Подобно лантанидам они вынесены за таблицу в самый низ системы. От нептуния и до конца элементы называют заурановыми.

Для подчеркивания некоторых свойств элементов, находящихся в одной группе, в каждой из них можно найти главную и побочную подгруппы. Например, в 1 группе побочную подгруппу образуют медь, серебро и золото, а главную — литий, натрий, калий, рубидий, цезий и франций.

Из таблицы видно, что каждой группе соответствует окисел, выраженный с помощью символа R (высшие солеобразующие окислы). По окислу можно судить о наибольшей валентности кислородного соединения.

Затем мы видим возможные водородные соединения (с символом R). Они начинаются с IV группы, ибо металлы, стоящие в I, II и III группах, не образуют устойчивых соединений с водородом.

В конце девятнадцатого и в начале двадцатого веков, с появлением теории строения атома, было экспериментально доказано, что порядковый номер элемента равен числу положительных зарядов ядра его атома, а следовательно, и числу электронов (заряженных отрицательно) атомной оболочки, так как в целом атом нейтрален. Только исходя из этих представлений, важных для характеристик элементов, было установлено, что местоположение Всех элементов в периодической системе строго обосновано практически и теоретически.

Обсудить]]>