В. В. Зуев, Л. Н. Поцелуева, Ю. Д. Гончаров

КРИСТАЛЛОЭНЕРГЕТИКА КАК ОСНОВА ОЦЕНКИ СВОЙСТВ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВКЛЮЧАЯ МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТЫ)

 

 

Санкт Петербург 2006

Содержание

 

АННОТАЦИЯ.

ПРЕДИСЛОВИЕ.

Глава 1 Некоторые современные представления о конституции и химической связи в кристаллах

1.1. Структурная плотность кристаллических решеток твердых тел.

1.2. Остовно-электронное моделирование конституции и химической связи в кристаллических соединениях

1.2.1. Новый энергетический параметр стабильности кристаллического вещества - энергия сцепления атомных остовов и связующих электронов.

1.2.2. Определение валентных состояний атомов в рамках остовно-электронной концепции строения минералов и других твердых тел.

1.2.3. Кристаллоструктурный метод расчета ионности связей и эффективных зарядов атомов в минералах

Глава 2 Современные энергетические подходы к оценке физико-химических свойств твердых тел

2.1. Зависимость физических свойств минералов и неорганических кристаллов от структурной рыхлости

2.2. Зависимость физико-химических свойств кристаллических веществ от удельной энергии ионной кристаллической решетки.

2.2.1. Сложные и комплексные кристаллические соединения.

2.3. Закономерная связь физических свойств минералов и других твердых кристаллических тел с их энергией сцепления атомных остовов и связующих электронов.

2.4. Физико-химические свойства минералов и других твердых тел как функции их энергоплотности и удельной массовой энергии атомизации.

2.5. Сравнительная характеристика и рекомендации по использованию 4-х энергетических подходов к оценке свойств кристаллов.

2.6. Зависимость физических свойств минералов и других кристаллических веществ от электроотрицательности составляющих атомов.

Глава 3 Магнезиальный цемент и его свойства.

3.1. Магнезит каустический, его получение и некоторые специфические особенности и свойства

3.2. Вяжущие свойства каустического магнезита.

3.3. Физико-химические процессы при твердении магнезиального цемента

3.4. Общая характеристика состава магнезиального вяжущего.

3.5. Структура, энергетические параметры и свойства магнезиального вяжущего вещества

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

ЛИТЕРАТУРА.

Аннотация

В книге излагаются новые для материаловедения структурно-энергетические подходы к оценке широкого спектра физико-химических свойств различного рода твердотельных материалов - как природных (минералы), так и искусственно создаваемых для использования в различных областях науки, техники и промышленного производства.

Особое внимание уделено рассмотрению вяжущих материалов на примере магнезиальных цементов, по которым обобщены результаты предыдущих исследований и приведены новые данные по изучению их свойств в рамках новых энергетических подходов.

Книга предназначена для специалистов, работающих в различных областях науки и промышленности, включая физико-химию твердого тела, кристаллохимию, материаловедения, строительные материалы и др., она может быть полезна студентам, аспирантам и преподавателям соответствующих специальностей.

Предисловие

Магнезиальный цемент (цемент Сореля) известен с 1867 г. Несмотря на определенные преимущества по сравнению с другими вяжущими, магнезиальный цемент мало используется в современных строительных производствах. Объясняется это, главным образом, недостаточной изученностью этого материала и отсутствием достаточной информации о его свойствах. Достаточно отметить, что в фундаментальном труде «Теория цемента» (1991) магнезиальный цемент вообще не фигурирует.

Поэтому мотивом, побудившим авторов к написанию данной книги, было желание восполнить указанный пробел и ознакомить работающих в области вяжущих материалов с некоторыми результатами работ нашей фирмы, специализирующейся довольно продолжительное время на выпуске магнезиальных сухих строительных смесей.

Основная цель написания этой книги заключается в очевидной целесообразности внедрения современных представлений о конституции, химической связи и кристаллоэнергетике минералов и неорганических кристаллов в область искусственных, используемых в строительстве камневидных материалов для корректного объяснения их свойств. По мнению авторов, в условиях бурного развития современной науки техники эта инициатива должна послужить дальнейшему развитию научного и практического материаловедения.

Книга состоит из 3-х основных частей (глав).

В первой кристаллохимической главе дана информация о некоторых современных представлениях о конституции кристаллического вещества[1], природе химических межатомных связей и их энергии. В этом разделе изложены основы остовно-электронной концепции строения твердых тел (Зуев, 1990; Зуев, Денисов, Мочалов и др., 2000), базирующейся на представлении о том, что любое химическое соединение (твердое тело), независимо от типов химической связи, состоит из положительно заряженных атомных остовов (как металлических или катионных, так и неметаллических или анионных компонентов)[2] и связывающих их валентных электронов, выполняющих анионные функции. Такой подход оказался плодотворным при описании строения и интерпретации свойств природных и искусственных кристаллических веществ.

Вторая глава посвящена кристаллоэнергетике - изложению современных энергетических подходов к объяснению и количественному описанию свойств твердых тел, основанных на использовании: энергии кристаллической ионной решетки, энергии атомизации (энергии сцепления атомов), энергии сцепления атомных остовов и связующих электронов, электроотрицательности атомов и параметров структурной рыхлости (косвенно характеризующих энергию и прочность межатомных связей соединений). В этом разделе выполнен большой объем работ по установлению корреляционных зависимостей между предлагаемыми энергетическими параметрами веществ и их свойствами, собранными по многочисленным справочникам и литературным источникам. В результате были выведены соответствующие формулы оценки весьма широкого спектра физико-химических свойств веществ, включая механические, прочностные, термические, упругие, поверхностные, эмиссионные и многие другие.

Третья глава посвящена собственно магнезиальному цементу и его свойствам, применению. Большое внимание уделено приложению изложенных в первом и втором разделах подходов непосредственно к магнезиальному цементу с демонстрацией тех возможностей, которые предоставляют эти подходы в плане объяснения и предсказания его разнообразных свойств в сопоставлении со свойствами другого более распространенного портландцемента. В дополнении к известным по предыдущим литературным данным в этом разделе суммированы также новые, полученные в нашей фирме результаты исследований магнезиального цемента.

Представляется вполне вероятным, что данная книга будет полезна исследователям, специализирующимся в области строительных материалов, а также смежных с нею областях материаловедения, физико-химии твердого тела и т.д., поскольку предлагаемые энергетические подходы можно применять к любым твердотельным материалам.

 

[1] Согласно определению (Григорьев, 1966), конституция минерала (кристалла) есть его взаимосвязанные состав и структура, определяющие, в конечном счете, все его свойства.

[2] Атомный остов получается удалением из нейтрального атома его внешних валентных электронов.