ква/рцево-ме/дный
кварцевое стекло
Энциклопедический словарь
КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО - КВА́РЦЕВОЕ СТЕКЛО́, силикатное однокомпонентное бесщелочное стекло (см. СТЕКЛО НЕОРГАНИЧЕСКОЕ), получаемое плавлением природных разновидностей кремнезема (см. КРЕМНИЯ ДИОКСИД) - горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния при температурах выше 1700 оС. Такая стекломасса обладает очень узким интервалом размягчения и характеризуется высокой вязкостью. Из него трудно удаляются пузырьки воздуха. Поэтому кварцевое стекло часто легко узнается по заключенным в нем пузырькам.
Основу микроструктуры кварцевого стекла составляют кремний-кислородные тетраэдры [SiO4]4-. Эти тетраэдры, соединяясь друг с другом через ионы кислорода, образуют сплошные трехмерные сетки. Дальний порядок (см. ДАЛЬНИЙ ПОРЯДОК И БЛИЖНИЙ ПОРЯДОК) (т.е. строгая периодичность) в расположении тетраэдров отсутствует, что является признаком аморфного тела.
Благодаря высокой химической инертности к действию большинства реактивов, кварцевое стекло получило широкое применение в технологии производства чистых веществ в качестве конструкционного материала (реакторы, ампулы, лодочки, тигли и т.п.). Высокая механическая прочность в сочетании с малым температурным коэффициентом линейного расширения обусловливают высокую стойкость кварцевого стекла к тепловым импульсам. Важнейшим свойством кварцевого стекла является способность выдерживать любые амплитуды температур. Например, кварцевые трубы выдерживают многократное нагревание до 800...900 °C и охлаждение в воде. Брусья из кварцевого стекла, охлаждаемые с одной стороны, сохраняют на противоположной стороне температуру 1500 °C и потому используются в качестве огнеупоров. Тонкостенные изделия из кварцевого стекла выдерживают резкое охлаждение на воздухе от температуры выше 1300 °C и потому с успехом используются для высокоинтенсивных источников света и компонент оптических систем, работающих при высоких температурах.
Из всех видов стекол именно кварцевое лучше всего пропускает ультрафиолетовые лучи (см. УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ). Примеси оксидов металлов и особенно железа снижают эту способность. Поэтому для производства кварцевого стекла, идущего на изделия для работы с ультрафиолетовым излучением, предъявляются особо жесткие требования к чистоте сырья. В особо ответственных случаях кремнезем очищается переводом в тетрафторид кремния SiF4 (действием плавиковой кислоты (см. ФТОРИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА)) с последующим разложением водой на диоксид кремния. Высокое пропускание в середине ультрафиолетовой области спектра позволяет использовать такое стекло в солнечных и бактерицидных лампах, лабораторном оборудовании и специальных электротехнических изделиях.
Кварцевое стекло прозрачно в видимой и инфракрасной области спектра, вплоть до длин волны порядка 4 мкм, обладает высокой стойкостью к ионизирующим излучениям и лазерному излучению. Поэтому оно является ценным оптическим материалом: из него изготавливают линзы, призмы, оптические окна и др. Оптическое прозрачное стекло, получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков; обладает наименьшим среди силикатных стекол показателем преломления (n = 1,4584).
По электрическим свойствам кварцевое стекло относится к хорошим высокочастотным диэлектрикам. К сожалению, кварцевое стекло с большим трудом плавится и перерабатывается в изделия. Кварцевое стекло применяется в изделиях специального назначения, а также их него изготавливаются химико-лабораторная посуда, ртутные лампы
Кварцевое стекло по своим свойствам практически эквивалентно чистому плавленому кварцу, однако оно дешевле и может производиться с большим разнообразием форм и размеров.