Physikalische Löslichkeit von Helium, Neon und Stickstoff in Glasschmelzen

Abstract

Es werden Meßwerte für die physikalische Löslichkeit von Neon und Stickstoff in der Schmelze eines Kalk-Natron-Glases und in binären Li2O-, Na2O-, K2O-SiO2-Schmelzen unterschiedlichen R2O-Gehaltes mitgeteilt. Die Messungen am Kalk-Natron-Glas wurden im Temperaturbereich 1200 bis 1480 °C, alle anderen Messungen bei 1480 °C durchgeführt. Die Ne- und N2-Löslichkeiten werden mit früher veröffentlichten He-Löslichkeiten im Hinblick auf die Struktur der Schmelzen verglichen. Die physikalischen Löslichkeiten zeigen sich in der Reihe Helium, Neon und Stickstoff immer weniger abhängig vom Alkaligehalt. Die He-Löslichkeit nimmt bei abnehmendem Alkaligehalt zu, und zwar stärker bei den Li2O-SiO2- als bei den Na2O- und K2O-SiO2-Schmelzen. Ebenso ist es bei Li2O- und Na2O-SiO2-Schmelzen im Falle der Ne-Löslichkeit, die bei den K2O-SiO2-Schmelzen jedoch unabhängig vom Alkaligehalt ist. Die N2-Löslichkeit in Li2O- und K2O-SiO2-Schmelzen nimmt mit abnehmendem R2O-Gehalt geringfügig ab. Mit steigender Temperatur nehmen die physikalischen Löslichkeiten zu, am wenigsten bei Helium und am stärksten bei Stickstoff. Es wird gezeigt, daß sich große Hohlräume in Glasschmelzen bei Temperaturerhöhung viel stärker ausdehnen als kleine Hohlräume. Der kubische Ausdehnungskoeffizient der Hohlräume beträgt ein Mehrfaches desjenigen der Schmelze. Die Abhängigkeit der physikalischen Löslichkeit von der Glaszusammensetzung und der Temperatur kann an Hand eines Hohlraummodells erklärt werden.