Dampfdrücke von Glasschmelzen des Mischalkaüsystems Na₂O-Rb₂O-SiO₂

Abstract

An fünf Glasschmelzen aus dem Mischalkalisystem (Na₂O + Rb₂O) · 3 SiO₂ wurden mh Hilfe der Knudsen-Effusionsmethode die Dampfdrücke zwischen 1150 und 1300 °C gemessen. Die Meßapparatur bestand aus Knudsenzelle, Thermowaage und Hochtemperatur-Hochvakuumofen. Der Gewichtsverlust infolge Verdampfung wurde kontinuierlich registriert, die so erhaltenen spezifischen Verdampfungsraten lagen zwischen 3 · 10⁻⁶ und 300 · 10⁻⁶ g cm⁻² s⁻¹. Das Mischalkalisystem wurde auf ein quasibinäres System mit SiO₂ als inerter Komponente zurückgeführt, und es wurden die effektiven Aktivitätskoeffizienten für Na₂O und Rb₂O berechnet. Damit wurden die Aufteilung in partielle Verdampfungsraten und die Berechnung der Partialdrücke von Natrium und Rubidium und der Gesamtdrücke möglich, die etwa zwischen 5 · 10⁻² und 3 Pa lagen. Mikrosondenanalysen des auf einem Träger aufgefangenen Effusats aus den Schmelzen bestätigten die Vorgehensweise qualitativ. In den Mischschmelzen wird der Verdampfungsprozeß anteilmäßig stärker durch Rb₂O als durch Na₂O bestimmt. Rb₂O ist auch im wesentlichen für die nichtlineare Abhängigkeit der Verdampfung als Funktion der Konzentration verantwortlich. Die ermittelten thermodynamischen Größen weisen aber aus, daß die Abweichung vom idealen Verhalten nicht sehr stark ausgeprägt ist. Vapour pressures of glass melts in the mixed alkali system Na₂O-Rb₂O-SiO₂ The vapour pressures of five glasses in the mixed alkali system (Na₂O + Rb₂O) · 3 SiO₂ were measured by the Knudsen effusion method between 1150 and 1300 °C. The apparatus comprised the Knudsen cell, thermobalance and high temperature high vacuum furnace. Weight loss was recorded continuously and the specific rates of evaporation lay between 3 and 300 microgram cm⁻² s⁻¹ The mixed alkali system was treated as a pseudo-binary system with silica as an inert component and the effective activity coefficients of Na₂O and Rb₂O calculated. Thereby the distribution into partial volatilization rates became possible as well as the calculation of partial pressures of sodium and rubidium and of the total pressure which layed between about 5 · 10⁻² and 3 Pa. Microprobe analysis of the effusate trapped on a sample carrier confirmed the foregoing qualitatively. Evaporation from mixed melts was determined more by Rb₂O than by Na₂O. The Rb₂O is also fundamentally responsible for the non-linear dependence of volatilization on composition. The obtained values of the thermodynamic parameters show that the deviations from ideal behaviour are not very marked. Tensions de vapeur des fontes de verre du système Na₂O-Rb₂O-SiO₂ Les tensions de vapeur de cinq fontes (Na₂O + Rb₂O) · 3 SiO₂ sont mesurées entre 1150 et 1300 °C par la méthode d'effusion de Knudsen. L'appareil de mesure est constitué d'une cellule de Knudsen, d'une thermobalance et d'un four à haute température, sous ultra-vide. La perte de masse par suite de la vaporisation est enregistrée en continu. Les vitesses de vaporisation par unité de surface se situent entre 3 · 10⁻⁶ et 300 10⁻⁶ g cm⁻² s⁻¹. Ce système est ramené à un système quasi-binaire avec SiO₂ comme constituant inerte et l'on calcule les coefficients d'activité effectifs de Na₂O et Rb₂O, ce qui permet d'attribuer une vitesse de vaporisation partielle à chacun des constituants et de calculer les tensions de vapeur de sodium et rubidium et les pressions totales qui se situent entre 5 · 10⁻² et 3 Pa. Les analyses à la microsonde des effusats des fontes piégés sur un support confirment qualitativement le processus. Dans ce système, Rb₂O, se vaporise davantage que Na₂O et est principalement responsable de la variation non linéaire de la vaporisation en fonction de la concentration. Les grandeurs thermodynamiques obtenues montrent que ce système n'est pas très éloigné d'un comportement de mélange idéal.