Chemische Diffusion von Natrium - und Aluminiumionen in Natrium - Alumosilicatschmelzen

Abstract

Mit Hilfe der Kapillarmethode wurden die Interdiffusionskoeffizienten von Glasschmelzen der Reihe (2,5 - x) Na₂O - x Al₂O₃ - 5 SiO₂ im Temperaturbereich 900 bis 1500 °C bestimmt. Die Konzentrationsprofile der Na⁺- und Al³⁺- lonen wurden mit Hilfe der Elektronenstrahlmikrosonde ermittelt. Nach der Methode der sich kreuzenden Diffusionswege wurden die vier sogenannten praktischen Diffusionskoeffizienten für die untersuchte Glasreihe berechnet. Die Ergebnisse über die Interdiffusionskoeffizienten werden unter Berücksichtigung der in [1] mitgeteilten Koordinationsverhältnisse der Al³⁺-Ionen und der starken Viskositätsabhängigkeit diskutiert. Hierdurch wird eine qualitative Aussage über die Abstände zwischen den Gleichgewichtslagen der wandernden Ionen erhalten, die in der Größenordnung 0,1 bis 3 nm liegen und in charakteristischer Weise von der Zusammensetzung abhängen (Minima beim Molverhältnis Al₂O₃/Na₂O ≈ 1,2, die mit steigender Temperatur stark abflachen). Chemical diffusion of sodium and aluminium ions in sodium aluminosilicate melts Interdiffusion coefficients were determined by the capillary method for melts in the glass series (2,5 - x) Na₂O - x Al₂O₃ - 5 SiO₂ between 900 and 1500 °C. Na⁺ and Al³⁺ concentration profiles were determined by electron micro-probe. The method of intersecting diffusion paths was used to obtain the four effective diffusion coefficients for the series of glasses investigated. These results are discussed in the light of previously published data [1] on the coordination of the Al³⁺ ion and the steep variation of viscosity. As a result it is shown that the distance between equilibrium sites for the diffusing ions must be of the order of 0,1 to 3 nm and depends in a characteristic way on the composition (minimum at a molar ratio of approximately Al₂O₃/Na₂O ≈ 1,2 and becoming much flatter as temperature rises). Diffusion chimique d'ions de sodium et d'aluminium dans les fontes d'aluminosilicates de sodium Par la méthode du tube capillaire, on a déterminé les coefficients d'interdiffusion de fontes du système (2,5 - x) Na₂O - x Al₂O₃ - 5 SiO₂ dans l'intervalle 900 à 1500 °C. On a détermine les profils de concentration des ions Na⁺ et Al³⁺ à l'aide de la microsonde électronique. A l'aide de la méthode des trajets de diffusion croisés, on a calculé les quatre coefficients „pratiques" de diffusion pour le système étudié. On discute des résultats concemant les coefficients d'interdiffusion en tenant compte des caractéristiques de coordination des ions Al³⁺[1] et de l'influence de la viscosité. Ceci permet de procéder à une évaluation qualitative sur les distances entre les positions d'équilibre des ions migrants qui se situent dans l'ordre de grandeur du 0,1 à 3 nm et qui sont fonction de la composition (minima pour le rapport molaire Al₂O₃/Na₂O ≈ 1,2, qui disparaissent quand la température augmente).