影响玻璃密度的主要因素及化学分子

　　玻璃的密度与化学组成关系十分密切，在各种玻璃制品中，石英玻璃的密度最小，为 22 0 0k g / m 2 ，普通钠钙硅玻璃约为 25 0 0 ～ 26 0 0 k g / m2 。在硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃中引入 R 2 O 和 RO 氧化物时，随着离子半径的增大，玻璃的密度增大。半径小的阳离子如 Li + 、 Mg 2+ 等可填充于网络间空隙之中，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 + 、 Ba 2+ 、 La 2+ 等，其离子半径比网络空隙大，因而使结构网络扩张。因此，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。同一氧化物在玻璃中的配位状态不同时，密度也将产生明显的变化。 B 2 0 3 从硼氧三角体[BO 3 ] 转变为硼氧四面体 [ BO 4 ] 或者中间体[ R0 4 ] 转变到八面体 [ RO 6 ] ( 如 A1 2 0 3 、 Mg O 、 Ti O 2 等 ) 均使密度上升。因此，连续改变这类氧化物含量至产生配位数变化时，在玻璃成分 - 性能变化曲线上就出现了极值或转折点。

　　在 R 2 O -B 2 0 3 -Si O 2 系玻璃中，当 Na 2 O /B 2 0 3 ＞ 1 时， B 3 + 由三角体转变为四面体，玻璃密度增大，当 Na 2 O /B 2 0 3 ≤1 时，由于 Na 2 0 不足， [BO 4 ] 又转变成 [ BO 3 ] ，使玻璃结构紧密，密度下降，出现“硼反常现象”。 在 Na 2 0 - Si O 2 玻璃中，以 Al2 O 3 取代 Na 2 0 时，当 Al 3+ 处于网络外成为 [Al O 6 ] 八面体时，玻璃密度上升，当 Al 3+ 处于 [Al O 4 ] 四面体中， [ Al O 4 ] 的体积大于 [ Si O 4 ] ，密度下降，出现“铝反常现象”。
玻璃中含有 B 2 0 3 时， Al 2 O 3 对玻璃密度的影响更为复杂。由于 [ Al O 4 ] 比 [ BO 4 ] 稳定，所以，引入 Al 2 0 3 时，先形成 [ A1 04 ] ，当玻璃中含 R 2 O 足够多时，才能使 B 3 + 处于 [ BO 4 ] 。

　　玻璃的密度可通过下式进行计算：V= (2 -2 — 5)式中：

 D —密度；
Vm —各组分玻璃比容的计算系数，可由表 2 - 2 -3 查出；
fm —玻璃中各氧化物的质量百分数。
表 2-2-3 玻璃的比容 Vm 计算系数值
表 2 - 2- 3 中的 Ns i =S i 的离子数 / O 的离子数，对于相同的氧化物 Ns i 不同，则其系数不同。例如 Si O 2 玻璃 Ns i =0 . 5 ，增加了其他氧化物，
则 Ns i ＜ 0. 5 ， Ns i 的计算方法如下：
Ns i = ( 2 - 2- 6 )
式中： Ps i —玻璃中 Si O 2 的质量百分含量；
fm —玻璃中氧化物的质量百分含量；
Sm —常数，数值查表 2 — 2 — 3 ；
Ms i — Si O 2 的摩尔质量。