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 01 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00012)+00012(13l。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； 00012 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 5134 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00012)+OOOt2(13- 11)f01 十 fnfn2：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-(m2-000310)(13at)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-O003rff)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(13-12)(13-13)璃密度 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：B04si04Ge04A104Ga04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 20NazOxR203(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 1334)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 13-35)合有二价金属氧化物玻璃18Na2012RO70S102 的分子体积几乎与阳离子 R2+半径的增加而成直綫上升(图 13- 36)R20J()图 13-34 玻璃系统 20NatoJRqOd(80 一 x)SiOz 分子体积变化 IBOs：2A120s：3Gaa09R20(X)图 1335 玻璃系统 R20-SiO，33-：3 体积变化 ILiO：2Nato：J-K，O5134 玻璃的密度根据上述关系我们可以利用玻璃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 25Na20xR02(?5 一x)S02 中以 Ge02 代替 si02 后使玻璃分子体 WWW.DONGSH.NET 积上升，而 Ti02 代替 S02 分子体积迅速图 13-36 玻璃系统 18NauO12RO70SiO，分子体积及分子折射度 一 ylJ 一RN 子体积变化 1TiOa：2ZrOu：3HfOB；4CeOg：5ThO；6GeO 冒下降； Zr02 与 Th02 使玻璃分子体积减小但不显著(图 13-37)